抽油杆断脱分析与防治对策

张华先

摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，抽油杆断脱事故是造成抽油机井检泵的主要原因，严重影响抽油机井的正常生产;通过对抽油杆断、脱的原因進行详尽的分析，并提出防治抽油杆断脱的主要对策以及在日常生产中应注意的问题。

关键词：抽油杆;断脱;偏磨;对策

1 抽油杆断脱原因分析

1.1 抽油杆的受力状况引起的断脱问题

在传递动力的过程中，抽油杆的负荷因为抽油杆柱的位置而出现不同，上部的抽油杆的受力也相对较大，而其下部位置的抽油杆受力则相对较大。在一般状况之下，抽油杆在液体中会受到重力、活塞以及上液柱荷载以及惯性力的影响，也会疏导抽油杆弹性幼儿的振动力、液体与活塞运动中不一致或者泵没有充满等因素造成的冲击荷载以及柱塞、泵筒等零部件之间的摩擦力的作用与影响。在上下冲程中因为抽油杆受力大小差异较大，其上冲程中的抽油杆受力相对较大，而下冲程中抽油杆的受力则相对较小，对此有抽油杆就是一种在交变荷载影响之下的一种周期性的往复运动，这也就会导致抽油杆在交变荷载作用之下造成抽油杆脱扣、断裂等问题;而如果抽油杆超过应力极限也会造成疲劳性的断裂问题;毛辫子反转也会造成抽油杆出现脱扣等问题。

1.2 抽油杆的机械磨损

由于抽油机井上行程中，抽油杆受拉，因此不存在弯曲，而在下行程中，抽油杆带着柱塞下行时，杆柱上部要承受下部的重量受拉;泵内的液体及泵筒内壁对活塞的助力，致使杆柱下部收压，当压力达到一定值时，使抽油杆失稳，造成抽油杆产生螺旋弯曲，导致抽油杆与油管偏磨损坏。所以，重点研究抽油杆在下行中的受力状态。根据抽油杆在下行中的受力状态的理论分析，选取了8口抽油杆偏磨比较严重的井，并对这8口井抽油杆在下行中所受的力进行实际计算。通过计算发现，随泵径加大、泵深增加，下行时使抽油杆下部受压的力也增加，相应地杆管弯曲越严重。从2005年到2010年因杆断脱检泵的174口现场发现下行磨损均有且较严重，说明下行杆柱受压弯曲是偏磨的主要原因。

1.3 泵卡导致抽油杆断脱

（1）深井泵砂卡就会造成抽油机杆断脱问题。随着底层出液会出现油井出砂等问题。而导致砂卡以及砂埋的问题不仅仅是地层出砂，泵结构不合理也会加剧此种问题。常规的泵柱塞为阶梯轴桩结构，这也是导致砂卡的主要诱因，台阶经常处于圆滑性过度，而在通过砂粒的磨损之下，就会与泵筒之间产生楔形环空里就会形成一个楔形的间隙，在楔角小于自锁角时，楔形环空里存在较多的沙粒就会造成柱塞出现自锁，无法上行这样就产生砂卡，这样就会造成油井抽油杆断脱的诱因。（2）油管内部出现偏磨性问题，导致铁皮出现脱落造成卡泵等问题，进而诱发断脱。在油井的正常的生产作业中，因为井斜以及套变等因素影响，导致抽油杆与油套之间出现了偏磨，进而产量铁屑，在一般状况之下这些铁屑会随着井液排出，但是部分的铁屑会在油管与抽油杆的环形空间中进入到泵筒中。在其出现较大的偏磨过程中，油井在出液量较少乃至不出液的时候，这些铁屑就会在重力的作用之下进入到泵筒中，严重的就会造成抽油杆断脱等问题。

2 抽油杆断脱的合理防治对策与手段

2.1 防断

针对抽油杆材质问题造成的杆断，在抽油机井投产之初尽量选用优质材料制成的抽油杆，以延长抽油杆的使用是寿命;在检泵时对使用年限较长的抽油杆及时更换，以达到延长检泵周期的目的。针对抽油杆偏磨严重造成的杆断主要由以下几点防治措施：①采用抽油杆扶正器并改进抽油杆扶正器结构和材质，提高其耐磨性能;并根据抽油杆偏磨规律在易发生偏磨的杆段加装抽油杆扶正器以减缓抽油杆的偏磨。②采用旋转井口装置防偏磨。该装置是通过地面人力转动来改变油管与抽油杆的偏磨面，是磨损面均匀分布，从而达到杆管达到延长杆管使用寿命的目的。另外安装偏心井口的油井也可以转动井口也可以达到上述目的。③其他防治措施。合理调整生产参数，采用长冲程、冲次的生产制度;合理设计尾管长度，以减少油管底部弯曲;在抽油杆底部下加加重杆，使抽油杆柱的中性点下移，以减少抽油杆的弯曲;对结蜡严重的抽油机井，加强清防蜡工作。

2.2 加大扶正器和防偏磨接箍的使用力度

为了避免和减缓抽油机井的偏磨，可以加大抽油杆扶正器、防偏磨接箍的使用力度，及应用一些新的防偏磨技术来实现。针对斜井和定向井采取全井扶正防偏磨措施，针对普通偏磨井利用公式计算出偏磨井段采取扶正防偏磨措施，针对泵上连杆无防偏磨措施的问题采取安装镀塑防偏磨接箍的方式。2018年根据检泵现场，对29口存在不同程度的偏磨井应用防偏磨接箍170个，扶正器54个;更换偏磨抽油杆39根，油管357根;ZOH应用镀塑防偏磨接箍，共73口井使用，目前应用效果良好。

2.3 应用井下工具避免卡泵断脱等问题

1）应用防砂管避免地层砂进入到泵筒中通过2根直径大小不同的油管，在油管表面缠绕钢丝网就会制作形成防砂管。在2根油管的表面上钻适宜的孔洞，然后再小直径的油管上缠铁丝网，组合之后放到大直径的油管中就会形成防砂管。2）应用注塑杆为了有效的避免抽油杆因为偏磨问题而出现铁屑，可以合理的应用注塑杆。注塑杆是现阶段工艺较为成熟的一种油筒防偏磨的工艺手段，是现阶段应用较为广泛的基础性技术手段。可以有效的避免接箍偏磨问题，也可以避免杆体偏磨。注塑体多数为增强的尼龙为主要原料，通过注塑一次成型，其外部接箍为流线型，有4条凹槽为流通管道，在整体上来说，其流动面积相对较大，阻力也相对较小，具有良好的抗拉力、抗压力以及耐磨、耐高温的特征。在油井的正常生产中，在一些井斜度较大且偏磨严重的油井中应用可以有效的避免抽油杆与油管出现偏磨以及铁屑等问题。

2.4 适当的降低参数指标

抽油杆的偏磨也会受到冲程、冲饮以及泵径等因素影响。综合这个几个因素的不同影响程度以及调整的难易程度，在实践中对其进行分析块发现，随着冲次的不断增加，最大应力会不断的变大，而最大许用应力随着缓慢变小，在两者之间会存在临界点，在超过临界范围之后，其最大应力就会高于最大的许用应力，这样就会导致抽油杆出现断脱等问题。对此，在实践中，要加强对抽油杆的大泵径、长冲程以及低冲次等参数分析，合理配置，进而湿度的降低抽油杆可以承受的最大应力。

3 结语

有杆泵采油仍是目前最主要的采油生产方式之一，抽油杆断脱原因的分析和防治对策应当引起相关技术人员足够的重视。因此在日常的生产中应该着重做到以下几点：①提高作业质量，杜绝因作业质量的原因造成抽油杆断、脱。②加强抽油杆的质量管理工作，严格杜绝不合格抽油杆下井并对超过使用年限的杆柱进行更换。③严格按照API标准认真优化杆柱组合和确定合理的生产参数。④积极应用防偏磨新工艺、新技术，已达到延长抽油杆使用寿命的目的。

参考文献：

[1]刘一江.中原油田采油新技术文集[M].北京：石油工业出版社，2000.

[2]王鸿勋.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1989.