李永忠張浩茍基華曾志強(qiáng)（.新疆油田采油一廠，新疆克拉瑪依8000；.克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依8000；.新疆油田百口泉采油廠，新疆克拉瑪依8000；.新疆油田風(fēng)城作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依8000）

液壓式抽油井光桿冷矯直器的研制與應(yīng)用

李永忠1張浩2茍基華3曾志強(qiáng)4（1.新疆油田采油一廠，新疆克拉瑪依834000；2.克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000；3.新疆油田百口泉采油廠，新疆克拉瑪依834000；4.新疆油田風(fēng)城作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000）

為了減少修井費(fèi)用，提高工作效率，我們研制了液壓式抽油井光桿冷矯直器，經(jīng)過(guò)近一年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了良好的應(yīng)用效果。液壓式抽油機(jī)光桿校正器于2011年9月獲得國(guó)家專利，專利號(hào)ZL201120119203.4。

液壓；光桿；矯直

前言

目前，在油田生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)抽油井光桿被驢頭砸彎的現(xiàn)象，需要提交修井措施或者用人力拉直，修井作業(yè)成本高，工作量大，而人力矯直效果不好，安全性不高，并且還會(huì)對(duì)光桿造成二次傷害，為了減少維修費(fèi)用，提高工作效率我們研制了液壓式抽油井光桿冷矯直器，并于2011年取得國(guó)家實(shí)用新型專利授權(quán)。目前液壓式抽油井光桿冷矯直器已在新疆油公司采油一廠、風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)推廣使用，取得了良好的應(yīng)用效果。

一、現(xiàn)狀分析

采油一廠J131作業(yè)區(qū)采油方式為蒸汽驅(qū)，原油粘度為（0.934），原油粘度高、含砂量大，經(jīng)常發(fā)生光桿被驢頭砸彎的現(xiàn)象，2010年平均每周需要矯直光桿數(shù)量為1.7根，目前光桿彎曲主要采取小修作業(yè)更換，對(duì)于彎曲程度小的光桿采取人工矯直，目前使用的抽油機(jī)光桿矯直裝置是采用機(jī)械加壓頂進(jìn)方式或人力拉直的方法進(jìn)行光桿矯直，機(jī)械加壓頂進(jìn)方式矯直光桿，使用長(zhǎng)度為1.5m的加力桿，由于加力桿長(zhǎng)，操作力矩大，操作過(guò)程中工具還會(huì)在光桿上轉(zhuǎn)動(dòng)，在高處作業(yè)容易發(fā)生操作人員跌落的危險(xiǎn)；人力拉直矯直光桿需要多人用繩索進(jìn)行拉拽，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且不容易定位，容易將光桿別處再次拉彎。這兩種方法在光桿彎曲程度過(guò)大時(shí)由于光桿受力旋轉(zhuǎn)，就無(wú)法進(jìn)行矯直。當(dāng)矯直工作無(wú)效時(shí)，需要提交修井措施，進(jìn)行油井小修作業(yè)更換光桿。

二、液壓式抽油井光桿冷矯直器的設(shè)計(jì)及工作原理

1.液壓式抽油井光桿冷矯直器強(qiáng)度設(shè)計(jì)

首先根據(jù)稠油開(kāi)采常用的φ25mm光桿進(jìn)行設(shè)計(jì)，φ25mm優(yōu)質(zhì)合金鋼光桿，強(qiáng)度等級(jí)HL，屈服強(qiáng)度Rel〔σ〕≥795MPa。為了減小液壓式抽油井光桿冷矯直器整體尺寸，設(shè)計(jì)最小矯直距離20 cm，最大矯直距離48cm，中間U型卡長(zhǎng)度8cm。

最小矯直力臂L=（20-8）/2=6 cm

截面系數(shù)W=πd3/32=3.14×2.53/32=1.53cm3

最大彎矩M=W×σ=1.53×7950=12189kg·cm

由M=NL得出N=M/L=12189/6=2032kg

由此得出液壓千斤矯直最大負(fù)荷為2噸左右，根據(jù)減小操作力矩原則選擇液壓千斤最大負(fù)荷5噸，勾狀拉桿設(shè)計(jì)最大負(fù)荷7噸，支架最大負(fù)荷10噸。

2.液壓式抽油井光桿冷矯直器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采取了液壓千斤為動(dòng)力，對(duì)支架設(shè)計(jì)了調(diào)節(jié)槽用于調(diào)節(jié)鉤狀拉桿的操作寬度，最小寬度設(shè)計(jì)為20厘米，鉤狀拉桿設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度可調(diào)，便于矯直不同程度彎曲的光桿，為確保可順利將光桿卡入U(xiǎn)型槽防止工具在操作過(guò)程中在光桿上轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)U型槽底部為直徑26mm，長(zhǎng)度8cm，U型卡上設(shè)計(jì)了頂緊螺絲，能夠?qū)⒁簤菏匠橛途鈼U冷矯直器將固定在光桿上。

3.液壓式抽油井光桿冷矯直器的工作原理

矯直光桿時(shí)將U形卡通過(guò)頂緊螺絲將液壓式抽油井光桿冷矯直器固定在光桿彎曲部位，防止操作過(guò)程中工具掉落，由于U形卡的槽寬和光桿直徑接近，并具有一定寬度，光桿彎曲部位卡入U(xiǎn)形卡后可以防止矯直過(guò)程中工具在光桿上轉(zhuǎn)動(dòng)，矯直不同彎曲程度的光桿只需要調(diào)整兩鉤狀拉桿的絲桿長(zhǎng)度和距離至合適的位置即可，液壓式抽油井光桿冷矯直器采用液壓為動(dòng)力，通過(guò)兩端的鉤狀拉桿和U形卡產(chǎn)生的反作用力，將光桿矯直。

三、液壓式抽油井光桿冷矯直器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

液壓式抽油井光桿冷矯直器2011年10月在采油一廠投入現(xiàn)場(chǎng)使用，2012年3月風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)生產(chǎn)技術(shù)科對(duì)此工具召開(kāi)了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交流會(huì)，液壓式抽油井光桿冷矯直器得到風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)專業(yè)技術(shù)人員的一致好評(píng)，并在風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用。截止2012年4月已在采油一廠和風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)矯直光桿38根，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明液壓式抽油井光桿冷矯直器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，對(duì)于彎曲角度不大的光桿，單人20分鐘即可完成矯直，對(duì)于光桿多處彎曲本該修井更換的光桿，1小時(shí)內(nèi)可完成矯直。

四、應(yīng)用效果分析

1.經(jīng)濟(jì)效益

更換光桿修井最低標(biāo)次計(jì)0.8標(biāo)準(zhǔn)井次/井次，每標(biāo)準(zhǔn)井次價(jià)格3600元/標(biāo)準(zhǔn)井次，2012年3-4月已在采油一廠和風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)矯直光桿38根，減去光桿矯直器制作成本1260元，共節(jié)約井下作業(yè)費(fèi)用10.8萬(wàn)元。

節(jié)約費(fèi)用=0.8*38*3600/10000-1260=10.8萬(wàn)元

2.社會(huì)效益

液壓式抽油井光桿冷矯直器采用液壓裝置驅(qū)動(dòng)，可準(zhǔn)確對(duì)彎曲光桿進(jìn)行矯直，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，提高可防止操作過(guò)程人員從井口跌落，防止矯直光桿過(guò)程中對(duì)光桿造成二次損傷，可以減少油井停產(chǎn)時(shí)間，提高開(kāi)井時(shí)率，減少修井作業(yè)費(fèi)用，在油田生產(chǎn)中具有廣泛的推廣意義。

五、結(jié)語(yǔ)

液壓光桿冷矯直器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，采用液壓為動(dòng)力，單人即可完成光桿的矯直工作，大大提高了工作效率，操作中可防止防止工具在光桿上轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)彎曲程度小于60度的光桿都可有效矯直，可以減少油井停產(chǎn)時(shí)間，提高開(kāi)井時(shí)率，減少修井作業(yè)費(fèi)用，矯直一根光桿就可收回液壓光桿冷矯直器的加工成本，在油田生產(chǎn)中具有廣泛的推廣意義。