四寸套小直径抽油杆防偏磨扶正器及模具设计及应用

陈新兵 张永斌 伍向洲 王玉平(中石化中原油田分公司采油三厂 山东 莘县 252435)

项目背景

目前中原油田油田处于开发后期，油井开采难度增大，部分油井出现套管损坏问题，经过大修后改为四寸套油井使用部分2寸油管，仅采油三厂就有该类油井106口，为治理该类油井管杆偏磨问题，常用方法是在抽油杆上加装尼龙扶正器，而实践证明固定式尼龙扶正器具有耐磨、防脱效果，因此我单位技术人员为满足上述需求，根据相关标准，结合现有设备，设计制作了φ 46mm小直径尼龙扶正器模具，安装到现有的注塑机上，建立抽油杆固定式抽油杆尼龙扶正器制作流程，完成固定尼龙扶正器制作，以达到有效的解决四寸套油井管杆防偏磨问题。

主要研究内容

一、扶正器设计

1.四寸套油井内使用2寸油管内径50mm，使用抽油杆本体外径φ19mm和φ22mm两种。依据石油天然气行业标准SY T/5832-2002抽油杆扶正器，扶正器外径设计为φ46±0.13mm。

图1——φ46mm尼龙扶正器结构示意图

2.依据目前现场使用的2寸半油管内扶正器外形尺寸及结构设计扶正器长度和形状，扶正器与油管内壁之间环空截面积不小于柱塞通孔面积。

四寸套油井内下入φ38抽油泵，其最小通孔为游动凡尔球座直径为φ19mm，面积为：

S球座=πR2=3.14×(19/2)2=283.385(mm2)

图中阴影部分为2寸油管内抽油杆扶正器与管壁

计算面积：S环空=503.549mm2

S环空>S球座,符合设计要求。

二、模具主要结构设计

1.新模具根据扶正器外形特点，即3/4＂和7/8＂抽油杆扶正器模具模腔容积相同只是杆外径不同，因此设计将模具模腔两端安装固定可互换的两种抽油杆挡模，使得一套模具适用φ 19mm和φ22mm两种抽油杆加装尼龙扶正器。

图2模腔俯视图

图3——可拆换挡模

图4——挡模锁紧块

使用特点：如图2、3、4可拆换挡模安装在模腔两端，固定模和锁紧模依靠挡模的半圆结构将抽油杆卡紧起密封模腔的作用，挡模锁紧块起到固定挡模的作用。

2.模具设计适用于现场使用的1800型注塑机。

3.选择合适的模具钢设计模具，水冷系统满足模具均匀冷却要求，冷却固化时间在35-40秒之间。

三、取得成果及创新

1.该模具设计完成后，首次使用小直径抽油杆固定扶正器应用于四寸套油井上，填补了采油三厂四寸套油井管杆防偏磨治理的空白。

2.与外购的活动式扶正器相比使用寿命长，不容易脱落，防止扶正器脱落引起躺井问题发生。

3.原抽油杆扶正器模具只适用于一种规格的抽油杆，如制作另外一种扶正器必须更换模具，一个模具重一百多斤，拆装要3个人，换一次模具至少需要2个小时，效率低、劳动强度大。

新模具根据扶正器外形特点，设计将模具模腔两端安装固定可互换的两种抽油杆挡模，使得一套模具适用φ19mm和φ22mm两种抽油杆加装尼龙扶正器，即不需拆除成套模具，只需将挡模更换即可，操作简便，提高工作效率。

四、现场应用情况

模具设计完成后，于2013年4月份完成加工制作，经过安装使用，达到以下效果：

1.新的设计结构合理，效果显著，简单易操作，在不拆卸模具的情况下，更换模块只需10分钟，1人即可操作，而且扶正和防泄漏作用比以前更好，达到了我们预期的效果。解决了长期以来模具更换困难、效率低、工人劳动强度大的现状。

2.根据需要于2013年6月份开始制作小直径尼龙扶正器，至年底共制作扶正器3028只。经过上井使用后反映较好，达到防管杆偏磨效果，未出现质量问题。

五、效益分析

直接效益：每只扶正器价格18元，采油三厂年需求量为24000只，可创劳务收入43.2万元。

间接效益：φ46mm小直径固定尼龙扶正器应用于四寸套油井后，可很好地解决四寸套油井管杆偏磨问题，有效提高油井检泵周期，减少躺井问题，间接效益非常可观。

结论与认识

结论认识:制作φ46mm小直径固定尼龙扶正器应用于四寸套油井管杆防偏磨治理，效果明显，并且不易脱落，为采油三厂治躺工作做出了积极的贡献，对其他油田四寸套油井管杆偏磨治理有较好的推广前景。

[1]石油天然气行业标准SYT/5832-2002抽油杆扶正器.