A study of the resistance of sucker rods to fatigue failure

• Autorzy: Gara Paweł , Fedorovych Yaroslav , Kopel Bogdan

Identyfikatory

DOI

10.7494/miag.2023.3.555.37

Warianty tytułu

PL

Badanie odporności żerdzi pompowej na uszkodzenie zmęczeniowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of laboratory tests on the fatigue of samples made from full-scale sucker rods of 15H2GMF steel in various corrosive environments. For com parison, similar tests were carried out on corrosion fatigue of samples made from full scale sucker rods of steels 20N2M, 15H2NMF and 15N3MA. The limited endurance limit of the tested rods of 15H2GMF steel in formation water is 22 lower than that of 20N2M steel and 13 lower than that of 15H2NMF steel, and in an environment simu lating the action of H2S it is 34 lower than that of 20N2M steel and 32 lower than that of steel 15H2NMF. The results were obtained using a complex surface method of strengthening sucker rods, which was developed in the laboratory of the Department of Oil and Gas Machines and Equipment of the Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas and tested at the NGVU “Dolynanaftogaz”.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych zmęczenia próbek wykonanych z pełnowymiarowych żerdzi pompowych ze stali 15H2GMF w różnych środowiskach koro zyjnych. Dla porównania podobne badania przeprowadzono dla zmęczenia korozyjnego próbek wykonanych z pełnowymiarowych żerdzi ze stali 20N2M, 15H2NMF i 15N3MA. Granica wytrzymałości badanych prętów ze stali 15H2GMF w solance złożowej jest o 22 niższa niż stali 20N2M i o 13 niższa niż stali 15H2NMF, a w środowisku symulującym działanie H2S jest o 34 niższa niż dla stali 20N2M i o 32 niższa od stali 15H2NMF. Przedstawione wyniki uzyskano przy zastosowaniu złożonej metody powierzchniowego wzmacniania żerdzi, która została opracowana w laboratorium Katedry Maszyn i Urzą dzeń Naftowych i Gazowych Narodowego Uniwersytetu Technicznego Nafty i Gazu w Iwano-Frankiwsku i przetestowana w NGVU Dolynanaftogaz

Słowa kluczowe

EN

fatigue damage; corrosion fatigue; pump rod; drilling

PL

uszkodzenie zmęczeniowe; zmęczenie korozyjne; żerdź pompowa; wiertnictwo

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 61, nr 3
• Strony: 37--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gara Paweł

• AGH University of Krakow, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Fedorovych Yaroslav

• Iwano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, ul. Karpatska 15, Iwano-Frankiwsk, 76019 Ukraine

autor

Kopel Bogdan

• Iwano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, ul. Karpatska 15, Iwano-Frankiwsk, 76019 Ukraine

Bibliografia

• [1] Khaburskyi Ya., Nykyforchyn H.: Chemical method of fatigue and corrosion-fatigue crack growth arrest in steels by metal treatment with the special technological environment. Procedia Structural Integrity 2018, 13: 1651–1656.
• [2] Kret N.V., Svirska M., Venhrynyuk T.P.: Corrosion-fatigue crack propagation in exploited pump rods made of 20N2M steel. Materials Science 2020, 56, 2: 279–283.
• [3] Benhaddad S., Lee G.: Role of microstructure in sucker rod string failures in oil well production. Practical Failure Analysis 2001, 1: 47–54.
• [4] Fakher S., Khlaifat A., Hossain M.E., Nameer H.: A comprehensive review of sucker rod pumps’ components, diagnostics, mathematical models, and common failures and mitigations. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology 2021, 11: 3815–3839.
• [5] Kopei B.V., Krechkovska H.V., Kopei I., Bakun B.M.: Specific features of corrosion-fatigue fracture of steel and hybrid pump rods. Materials Science 2023, 58, 6: 768–773.
• [6] Kopei B., Krechkovska H.V., Nisonskyi V.P., Bakun B.M.: Regularities of growth of fatigue cracks in hybrid pumping rods. Materials Science 2022, 57, 4: 549–556.
• [7] Kopei B.V., Zvirko O.I., Venhrynyuk T.P., Slobodyan Z.V.: Elevation of the fatigue strength of pump rods as a result of treatment with a special medium. Materials Science 2020, 56: 125–131.
• [8] Kopei B.V., Gnyp I.P.: A method for the prediction of the service life of high-strength drill pipes based on the criteria of corrosion fatigue. Materials Science 1997, 33: 99–103.
• [9] Kar N.K., Hu Y., Barjasteh E., Nutt S.R.: Tension-tension fatigue of hybrid composite rods. Composites Part B: Engineering 2012, 43, 5: 2115–2124.
• [10] Nabil Mohamed Aly Eid: Sucker rods failure mechanisms, methods of avoiding them. Middle East Technical Conference and Exhibition, Bahrain, March 1981, https://doi.org/ 10.2118/9639-MS.
• [11] Yahiya Ahmed K., Hirpa G.L.: Prediction of Fatigue Crack Initiation under Variable Amplitude Loading: Literature Review. Metals 2023, 13, 3: 487.
• [12] Krechkovska H., Kopey B., Bakun B., Kopey I.: Pecularities of fatigue cracks growth in steel and composite sucker rods, Procedia Structural Integrity 2022, 42: 1406–1413.
• [13] Bühler M., Lopez E., Esteban O.: Sucker rod couplings: fatigue failures and stress cracking under corrosive environment. SPE Artificial Lift Conference and Exhibition – Americas, Galveston, Texas, USA, August 2022 [unpublished paper].
• [14] Kopei B.V., Stefanyshyn A.B., Venhrynyuk T.P.: Fatigue strength of hybrid pump rods. Materials Science 2019, 54, 5: 739–742.
• [15] Krechkovska H., Bakun B., Kopey I., Student O.: Feature of fatigue fracture of the composite sucker rod. Procedia Structural Integrity 2024, 59: 292–298.
• [16] Krechkovska H., Kopey B., Bakun B., Kopey I.: Peculiarities of fatigue cracks growth in steel and composite sucker rods. Procedia Structural Integrity 2022, 42: 1406–1413.
• [17] Brewer M., Su C., Gault S.: Fiberglass Sucker Rod CostEffectiveness: A Case Study from the Permian Basin. Artificial Lift Conference and Exhibition 2022 Americas, Galveston, Texas, USA, August 2022.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).