有桿泵采油方式以其結(jié)構(gòu)簡單、壽命長和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),成為了目前最主要的機(jī)械采油方法。抽油桿作為有桿泵采油系統(tǒng)中的“三抽”設(shè)備之一,其作用是將地面抽油機(jī)的動(dòng)力傳遞給井下抽油泵。在工作過程中,抽油桿長期承受腐蝕和交變載荷,極易形成腐蝕坑、裂紋等缺陷,嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致斷脫桿事故的發(fā)生。對(duì)抽油桿表面存在的缺陷進(jìn)行檢測,提前采取針對(duì)性的措施,可以降低事故發(fā)生的概率,節(jié)省維修成本。漏磁無損檢測技術(shù)是抽油桿缺陷檢測的主要方法之一,本文基于該技術(shù)對(duì)抽油桿桿體表面橫向和縱向缺陷的檢測方法進(jìn)行了研究。采用雙線圈直流軸向磁化方式設(shè)計(jì)了一套抽油桿桿體缺陷漏磁檢測方案,該方案可對(duì)兩種不同類型的缺陷進(jìn)行漏磁檢測,解決了抽油桿桿體缺陷檢測中磁化方向需與缺陷走向垂直的問題。論文首先分析了漏磁檢測的基本原理和磁化方向,在磁偶極子模型基礎(chǔ)上,提出了一種漏磁場梯度評(píng)估缺陷漏磁信號(hào)的方法。通過有限元方法對(duì)單、雙線圈直流磁化效果的分析,表明了雙線圈直流磁化方式下的磁化場更加均勻和穩(wěn)定,更有利于缺陷漏磁場的形成。對(duì)多層密繞磁化線圈的參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值推導(dǎo),確定了漏磁檢測中所采用的磁化線圈參數(shù)。建立了抽油桿缺陷漏磁檢測的有限元模型,研究了桿體缺陷的漏磁場分布及其影響因素。設(shè)計(jì)了雙線圈直流磁化的漏磁檢測方案,對(duì)抽油桿桿體的橫向缺陷和縱向缺陷的進(jìn)行了漏磁檢測仿真,驗(yàn)證了方案的可行性;分析了漏磁場分布的影響因素,得到了漏磁場分布隨缺陷深度、缺陷長度和磁化強(qiáng)度的變化趨勢;采集了不同提離高度下的漏磁場峰值信息,利用數(shù)值擬合方法得到了漏磁場峰值與提離高度之間的關(guān)系曲線,為提離高度的選取提供了依據(jù)。繞制了用于直流磁化的多層密繞線圈,研制了基于Buck-Boost變換器的直流磁化恒流源,并驗(yàn)證了該恒流源在線圈直流磁化中的可用性。設(shè)計(jì)了雙路霍爾輸出的漏磁信號(hào)調(diào)理電路,基于LabVIEW編寫了漏磁信號(hào)實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng),搭建了抽油桿缺陷漏磁檢測的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)方案的正確性。利用dbN、symN和coifN三種小波族對(duì)加噪后的仿真漏磁信號(hào)進(jìn)行了去噪處理,對(duì)比分析了各小波族的去噪性能,獲得了兩組去噪效果最好的小波基sym6和sym8。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于小波去噪和中值濾波的多級(jí)濾波算法,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)漏磁信號(hào)進(jìn)行去噪處理,結(jié)果表明了改進(jìn)的去噪算法在信噪比和均方根誤差等去噪性能方面優(yōu)于常規(guī)小波去噪方法�；跈z測到的缺陷漏磁信號(hào)研究了缺陷識(shí)別和二維輪廓重構(gòu)方法。分析了不同尺寸的橫向缺陷和縱向缺陷的漏磁場分布及其磁場梯度,得到了實(shí)驗(yàn)中漏磁場分布隨提離高度的變化關(guān)系;建立了缺陷二維重構(gòu)的狀態(tài)空間模型,利用粒子濾波、擴(kuò)展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波三種方法對(duì)缺陷進(jìn)行了反演計(jì)算,比較了三種方法的重構(gòu)性能及其優(yōu)缺點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE933.2
【部分圖文】：

抽油桿存在缺陷時(shí)，如腐蝕坑、裂紋、磨損等，其拉伸強(qiáng)度、能會(huì)變差［９］，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致斷桿、脫桿事故的發(fā)生。２０１３年，采油廠對(duì)桿泵井進(jìn)行維護(hù)作業(yè)中，全廠累積維護(hù)作業(yè)井次數(shù)為因是桿斷脫，約占４１％。同一年，根據(jù)大慶油田有限責(zé)任公司井?dāng)?shù)統(tǒng)計(jì)，在１１１５?口檢栗井中，斷桿井?dāng)?shù)為２０７?口，占檢泵井?dāng)?shù)年，勝利油田檢查了?１６１批次的抽油桿修復(fù)產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)了?１４批次該采油廠挽回了?１００．５萬元人民幣的經(jīng)濟(jì)損失［１１］。２０１５年，針

后經(jīng)多次修訂，２０１３年國家能源局頒布了?ＳＹ／Ｔ５０２９－２０１３《抽油桿》標(biāo)準(zhǔn)，??這是國內(nèi)抽油桿的最新標(biāo)準(zhǔn)［１５］。??常規(guī)抽油桿的結(jié)構(gòu)如圖１－２所示。其中，抽油桿的兩端是鐓粗的桿頭，桿體由??實(shí)心圓形斷面的鋼體組成。桿頭的組成部分包括螺紋、卸荷槽、推承面、臺(tái)肩、??扳手方、凸緣和過渡段。??１、螺紋２、卸荷槽３、推承面４、臺(tái)肩５、扳手方??６、凸緣７、過渡段８、桿體??圖１－２常規(guī)抽油桿的結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｓｕｃｋｅｒ?ｒｏｄ??ＡＰＩ?Ｓｐｅｃ?１１Ｂ－２０１０《抽油桿規(guī)范》規(guī)定，常用抽油桿的桿體外徑分別為１３ｍｍ、??１６ｍｍ、１９ｍｍ、２２ｍｍ、２５ｍｍ、２９ｍｍ?六種，抽油桿的長度為?７６２０ｍｍ、８０００ｍｍ??和９０００ｍｍ。但是，為了調(diào)節(jié)抽油桿的安裝，還有其它長度的短抽油桿。該規(guī)定將??普通抽油桿的分為Ｃ、Ｄ和Ｋ三個(gè)等級(jí)，其中，Ｃ級(jí)抽油桿在輕或中負(fù)荷的油井??中使用，Ｄ級(jí)抽油桿用于中或重負(fù)荷的油井中，而Ｋ級(jí)抽油桿則用于輕或中負(fù)荷??３??

圖１－４抽油桿的腐蝕圖??Ｆｉｇ．?１－４?Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｕｃｋｅｒ?ｒｏｄ??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2873381