RU2199736C1 - Способ контроля прочности насосных штанг - Google Patents
Способ контроля прочности насосных штанг Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199736C1 RU2199736C1 RU2002110971A RU2002110971A RU2199736C1 RU 2199736 C1 RU2199736 C1 RU 2199736C1 RU 2002110971 A RU2002110971 A RU 2002110971A RU 2002110971 A RU2002110971 A RU 2002110971A RU 2199736 C1 RU2199736 C1 RU 2199736C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic emission
- load
- loading
- rods
- control
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области нефтепромыслового машиностроения и предназначено для использования при изготовлении и эксплуатации насосных штанг. Способ контроля прочности насосных штанг из стали или из композиционного полимерного материала типа стеклопластика путем воздействия растягивающей нагрузки включает в себя стадии выборочного и сплошного контроля. В процессе нагружения постоянно фиксируют параметры акустической эмиссии, причем на стадии выборочного контроля определяют для всех штанг данной выборки нагрузку порога акустической эмиссии, соответствующую уровню нагружения, при котором значение параметра акустической эмиссии достигает заданной величины, и фиксируют минимальную для штанг выборки нагрузку порога акустической эмиссии. На стадии сплошного контроля производят нагружение всех штанг партии до величины контрольной растягивающей нагрузки, значение которой меньше минимальной нагрузки порога акустической эмиссии для штанг выборки, причем, если на стадии сплошного контроля для какой-либо из штанг определяют, что значение контролируемого параметра акустической эмиссии соответствует ранее определенной нагрузке порога акустической эмиссии, то такую штангу бракуют. Данное изобретение направлено на повышение технического уровня контроля прочности насосных штанг за счет мониторинга уровня разупрочнения материала штанги в процессе нагружения. 5 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области нефтепромыслового машиностроения и предназначено для использования при изготовлении и эксплуатации насосных штанг из стали или из композиционного полимерного материала типа стеклопластика, в частности для контроля прочности этих изделий.
В процессе глубинно-насосной добычи нефти штанговая колонна подвергается воздействию растягивающих нагрузок, включающих постоянно действующую нагрузку от собственного веса штанг и периодически действующую гидростатическую нагрузку от веса пластовой жидкости. Надежность и долговечность при эксплуатации штанговой колонны зависят от уровня качества каждой из штанг, входящих в ее состав.
Известен способ контроля прочности насосных штанг путем воздействия растягивающей нагрузки, при котором производят выборочный контроль разрушающего напряжения при растяжении материала штанг на стандартных образцах и периодические испытания этого же показателя для не менее чем двух штанг из каждой партии (ГОСТ 13877-96. Штанги насосные и муфты штанговые. Технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 1999).
Такое техническое решение не обеспечивает необходимой надежности контроля прочности штанг, так как контроль разрушающего напряжения при растяжении на стандартных образцах не дает полного представления о прочностных характеристиках всей штанги в целом, а выборочные испытания не дают достоверной информации о прочностных характеристиках всех изделий данной партии.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ контроля прочности насосных штанг, при котором производят выборочный контроль разрушающей нагрузки при растяжении не менее чем для пяти штанг из каждой партии, а также сплошной контроль способности штанг сопротивляться контрольной растягивающей нагрузке, равной 125% максимальной рабочей нагрузки (ГОСТ Р 51161-98. Штанги насосные стеклопластиковые. Технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 1998).
В этом случае при выборочном контроле разрушающей нагрузки при растяжении можно получить первичную информацию о прочности насосной штанги, а сплошной контроль всех штанг партии позволяет оценить определенный минимальный уровень предельной нагрузки для данной партии.
Недостатком данного технического решения является то, что в результате такого способа контроля прочности штанг мы не можем судить об уровнях разупрочнения изделий на разных стадиях нагружения, а следовательно, не можем правильно выбрать величину контрольной растягивающей нагрузки, используемой в качестве критерия отбора на стадии сплошного контроля. Выбор контрольной растягивающей нагрузки, исходя из величины максимальной рабочей нагрузки, не всегда уместен, более удобно на основании величины контрольной растягивающей нагрузки выбирать максимальную рабочую нагрузку.
Настоящее изобретение направлено на повышение технического уровня контроля прочности насосных штанг путем воздействия растягивающей нагрузки за счет мониторинга уровня разупрочнения материала штанги в процессе нагружения.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля прочности насосных штанг из стали или из композиционного полимерного материала типа стеклопластика путем воздействия растягивающей нагрузки, включающем стадии выборочного и сплошного контроля, на стадии выборочного контроля производят нагружение до разрушения нормированной выборки штанг данной партии с определением разрушающей нагрузки при растяжении, а на стадии сплошного контроля производят нагружение до величины контрольной растягивающей нагрузки всех штанг данной партии, согласно изобретению, в процессе нагружения постоянно фиксируют параметры акустической эмиссии, причем на стадии выборочного контроля определяют для всех штанг данной выборки нагрузку порога акустической эмиссии, соответствующую уровню нагружения, при котором значение параметра акустической эмиссии достигает заданной величины, и фиксируют минимальную для штанг выборки нагрузку порога акустической эмиссии, а на стадии сплошного контроля производят нагружение всех штанг партии до величины контрольной растягивающей нагрузки, значение которой меньше минимальной нагрузки порога акустической эмиссии для штанг выборки, причем, если на стадии сплошного контроля для какой-либо из штанг определяют, что значение контролируемого параметра акустической эмиссии соответствует ранее определенной нагрузке порога акустической эмиссии, то такую штангу бракуют.
Величину контрольной растягивающей нагрузки выбирают на уровне, составляющем 90% от величины минимальной для выборки штанг нагрузки порога акустической эмиссии.
Параметры акустической эмиссии фиксируют в зонах, расположенных по всей длине штанги, а в процессе контроля производят с помощью параметров акустической эмиссии локацию по зонам и в пределах каждой зоны участков, в которых проходит более интенсивное разупрочнение материала штанги при нагружении.
Процесс контроля качества штанг осуществляют в режиме постоянной скорости нагружения с фиксацией зависимости параметра акустической эмиссии от уровня нагружения или в режиме постоянной скорости деформирования с фиксацией совмещенной зависимости параметра акустической эмиссии от времени нагружения и уровня нагружения от времени нагружения.
В качестве параметров акустической эмиссии используют показатели, выбранные из группы, включающей суммарный счет акустической эмиссии, скорость счета акустической эмиссии, амплитуду акустической эмиссии, суммарную скорость счета акустической эмиссии по всем зонам, суммарную амплитуду акустической эмиссии по всем зонам.
Способ реализуется следующим образом.
Первоначально на стадии выборочного контроля в процессе нагружения до разрушения нормированной выборки штанг данной партии фиксируют параметры акустической эмиссии и определяют для каждой из штанг выборки нагрузку порога акустической эмиссии, под которой понимают такой уровень нагрузки, при котором значение параметра акустической эмиссии достигает определенной, заранее выбранной величины, фиксируют минимальную для данной выборки нагрузку порога акустической эмиссии. Затем, если все насосные штанги данной выборки соответствуют нормам по уровню разрушающей нагрузки при растяжении, на стадии сплошного контроля производят нагружение до величины контрольной растягивающей нагрузки всех штанг данной партии, фиксируя параметры акустической эмиссии. На данной стадии используют величину контрольной растягивающей нагрузки, значение которой меньше величины минимальной для выборки штанг нагрузки порога акустической эмиссии. Если на стадии сплошного контроля акустической эмиссии для какой-либо из штанг партии определяют, что значение контролируемого параметра акустической эмиссии соответствует ранее определенной нагрузке порога акустической эмиссии, то такую штангу бракуют. Наиболее целесообразно устанавливать величину контрольной растягивающей нагрузки на уровне, составляющем 90% от величины минимальной для выборки штанг нагрузки порога акустической эмиссии.
В процессе проведения контроля параметры акустической эмиссии фиксируют в зонах, расположенных по всей длине штанги, и проводят с помощью параметров акустической эмиссии локацию по зонам и в пределах каждой зоны участков, в которых проходит более интенсивное разупрочнение материала штанги при нагружении.
Контроль качества насосных штанг осуществляют в режиме постоянной скорости нагружения с фиксацией зависимости параметра акустической эмиссии от уровня нагружения. Возможно также использование режима постоянной скорости деформирования с фиксацией совмещенной зависимости параметра акустической эмиссии от времени нагружения и уровня нагружения от времени нагружения.
В качестве параметров акустической эмиссии используют такие показатели, как суммарный счет акустической эмиссии, скорость счета акустической эмиссии, амплитуда акустической эмиссии, суммарная скорость счета акустической эмиссии по всем зонам, суммарная амплитуда акустической эмиссии по всем зонам.
Метод акустической эмиссии, используемый при контроле качества, основан на анализе параметров акустического излучения, возникающего при локальной внутренней перестройке структуры твердого тела. В отличие от обычных методов дефектоскопии метод акустической эмиссии позволяет определять растущие, а следовательно, и наиболее опасные дефекты в материале. Он является оптимальным для получения количественных данных о динамике дефектообразования на ранних стадиях разрушения. Применение метода акустической эмиссии возможно только при наличии напряженного состояния исследуемого объекта, которое имеет место в результате механического, термического или других видов воздействия на него.
При контроле качества насосных штанг использование метода акустической эмиссии позволяет фиксировать изменения в структуре материала штанги, происходящие в процессе нагружения: образование микродефектов, кинетику их накопления, перерастание микродефектов в макродефекты.
Сигналы акустической эмиссии представляют собой радиоимпульсы сложной формы с высокочастотным заполнением, называемым осцилляциями. Количество осцилляций и форма радиоимпульса зависят от формы и длительности первичного импульса источника акустической эмиссии, от формы и резонансных свойств объекта, а также от амплитудно-частотной характеристики приемного преобразователя.
Аппаратурное оформление способа контроля качества насосных штанг включает два блока: блок нагружения и блок акустико-эмиссионного контроля. Блок нагружения представляет собой стенд для испытания насосных штанг на растяжение. Стенд должен обеспечивать возможность нагружения испытываемого изделия по заданной программе и фиксацию растягивающей нагрузки в режиме постоянного мониторинга. Блок акустико-эмиссионного контроля представляет собой универсальный измерительный комплекс акустико-эмиссионного контроля, обеспечивающий графическое и текстовое представление полученных данных на экране монитора как в ходе контроля, так и при постобработке. Комплекс должен обеспечивать локацию дефектов по длине штанги и кластеризацию объекта по количеству слоцированных акустико-эмиссионных событий. В процессе контроля должна быть обеспечена полная синхронизация режима нагружения на стенде и режима работы комплекса.
Таким образом, заявленный способ контроля качества насосных штанг для глубинно-насосной добычи нефти путем воздействия растягивающей нагрузки позволяет проводить на стадии выборочного контроля полный мониторинг уровня разупрочнения материала штанги во всем диапазоне нагружения вплоть до разрушения, благодаря фиксации параметров акустической эмиссии, определять нагрузку порога акустической эмиссии и на основании нагрузки порога акустической эмиссии выбирать величину контрольной растягивающей нагрузки.
Выбранная таким образом контрольная растягивающая нагрузка используется как критерий отбора на стадии сплошного контроля насосных штанг, что существенно повышает эффективность контроля, обеспечивает высокую достоверность полученных результатов и позволяет прогнозировать уровень максимальной рабочей нагрузки при эксплуатации насосных штанг.
Claims (6)
1. Способ контроля прочности насосных штанг из стали или из композиционного полимерного материала, типа стеклопластика, путем воздействия растягивающей нагрузки, включающий стадии выборочного и сплошного контроля, на стадии выборочного контроля производят нагружение до разрушения нормированной выборки штанг данной партии с определением разрушающей нагрузки при растяжении, а на стадии сплошного контроля производят нагружение до величины контрольной растягивающей нагрузки всех штанг данной партии, отличающийся тем, что в процессе нагружения постоянно фиксируют параметры акустической эмиссии, причем на стадии выборочного контроля определяют для всех штанг данной выборки нагрузку порога акустической эмиссии, соответствующую уровню нагружения, при котором значение параметра акустической эмиссии достигает заданной величины, и фиксируют минимальную для штанг выборки нагрузку порога акустической эмиссии, а на стадии сплошного контроля производят нагружение всех штанг партии до величины контрольной растягивающей нагрузки, значение которой меньше минимальной нагрузки порога акустической эмиссии для штанг выборки, причем, если на стадии сплошного контроля для какой-либо из штанг определяют, что значение контролируемого параметра акустической эмиссии соответствует ранее определенной нагрузке порога акустической эмиссии, то такую штангу бракуют.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину контрольной растягивающей нагрузки выбирают на уровне, составляющем 90% от величины минимальной для данной выборки нагрузки порога акустической эмиссии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры акустической эмиссии фиксируют в зонах, расположенных по всей длине штанги, а в процессе контроля производят с помощью параметров акустической эмиссии локацию по зонам и в пределах каждой зоны участков, в которых происходит более интенсивное разупрочнение материала штанги при нагружении.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс контроля качества штанг осуществляют в режиме постоянной скорости нагружения с фиксацией зависимости параметра акустической эмиссии от уровня нагружения или в режиме постоянной скорости деформирования с фиксацией совмещенной зависимости параметра акустической эмиссии от времени нагружения и уровня нагружения от времени нагружения.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметров акустической эмиссии используют показатели, выбранные из группы, включающей суммарный счет акустической эмиссии, скорость счета акустической эмиссии, амплитуду акустической эмиссии.
6. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве параметров акустической эмиссии используют показатели, выбранные из группы, включающей суммарную скорость счета акустической эмиссии по всем зонам, суммарную амплитуду акустической эмиссии по всем зонам.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002110971A RU2199736C1 (ru) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | Способ контроля прочности насосных штанг |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002110971A RU2199736C1 (ru) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | Способ контроля прочности насосных штанг |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2199736C1 true RU2199736C1 (ru) | 2003-02-27 |
Family
ID=20255625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002110971A RU2199736C1 (ru) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | Способ контроля прочности насосных штанг |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2199736C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2572402C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-01-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Способ и устройство для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин |
CN109298075A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-01 | 武汉科技大学 | 一种传感检测模块及建筑幕墙结构安全检测系统 |
-
2002
- 2002-04-25 RU RU2002110971A patent/RU2199736C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ Р 51161-98. Штанги насосные стеклопластиковые. Технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1998. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2572402C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-01-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Способ и устройство для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин |
CN109298075A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-01 | 武汉科技大学 | 一种传感检测模块及建筑幕墙结构安全检测系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vaneghi et al. | Fatigue damage response of typical crystalline and granular rocks to uniaxial cyclic compression | |
Behnia et al. | Advanced structural health monitoring of concrete structures with the aid of acoustic emission | |
Shiotani et al. | Detection and evaluation of AE waves due to rock deformation | |
AU689874B2 (en) | Integrity assessment of ground anchorages | |
Behnia et al. | Damage detection of SFRC concrete beams subjected to pure torsion by integrating acoustic emission and Weibull damage function | |
Verstrynge et al. | Monitoring and predicting masonry's creep failure with the acoustic emission technique | |
White et al. | Comparing cross-hole sonic logging and low-strain integrity testing results | |
Rivera et al. | Acoustic emission technique to monitor crack growth in a mooring chain | |
RU2199736C1 (ru) | Способ контроля прочности насосных штанг | |
Fitzka et al. | Ultrasonic fatigue testing of concrete | |
Wang et al. | Acoustic emission and computed tomography investigation on fatigue failure of fissure‐contained hollow‐cylinder granite: Cavity diameter effect | |
Wei et al. | An improved crack initiation stress criterion for brittle rocks under confining stress | |
Spyrakos et al. | Evaluating structural deterioration using dynamic response characterization | |
Kooijman et al. | Hollow-cylinder collapse: measurement of deformation and failure in an X-ray CT scanner, observation of size effect | |
Carpinteri et al. | A fractal approach for damage detection in concrete and masonry structures by the acoustic emission technique | |
Liu et al. | Estimation of the stress level on a cross section of a reinforced concrete beam via Acoustic emission Intensity Distribution (AID) analysis | |
US3911734A (en) | Detecting incipient fatigue damage in metal | |
Abugharara et al. | A New Approach for Rock Strength Estimation Through a Semi-Point Load Strength Index and Correlation With Destructive and Nondestructive Tests | |
RU2413195C1 (ru) | Способ определения остаточного ресурса трубопроводов | |
Gołaski et al. | Acoustic emission behavior of prestressed concrete girders during proof loading | |
Likins et al. | A brief overview of testing of deep foundations | |
Diaferio | Correlation Curves for Concrete Strength Assessment Through Non-Destructive Tests | |
JPH03248042A (ja) | 鉄筋コンクリート床版の損傷度検査方法 | |
Ćosić et al. | Review of scientific insights and a critical analysis of pile capacity and pile integrity tests | |
RU2480731C1 (ru) | Способ статического механического испытания сталей и сплавов в сложнонагруженном состоянии |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090426 |