劉曉麗 潘兵濤 龐菲 李澤 劉杰(長慶油田第一采油廠,陜西 延安 716009)

1 各類抽油機(jī)抽油桿斷脫原因分析

根據(jù)抽油機(jī)不同的工作方式，可將其分為游梁式抽油機(jī)、螺桿泵抽油機(jī)以及電潛泵抽油機(jī)等，其中游梁式抽油機(jī)與螺桿泵抽油機(jī)才會發(fā)生抽油桿斷脫的情況。在運(yùn)行抽油機(jī)采油設(shè)備時(shí)，隨著時(shí)間的推移會逐漸暴露出抽油桿老化、定向井偏磨以及原油腐蝕等問題，進(jìn)而不斷增加抽油桿斷脫的次數(shù)，對于采油設(shè)備的正常運(yùn)行有著十分嚴(yán)重的影響，給油田的正常生產(chǎn)帶來了困擾，并且由于抽油桿的斷脫，會使采油成本因?yàn)閾茥U和作業(yè)而得到一定程度的增加，不利于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的提高。關(guān)于各類抽油機(jī)抽油桿斷脫的原因，具體分析如下：

1.1 螺桿泵抽油機(jī)抽油桿斷脫原因分析

1.1.1 抽油桿和盤根撐起摩擦疲勞破壞

在支撐架的上方與傳動機(jī)構(gòu)下方有一個(gè)有采用了盤根密封的盤根盒。由于螺桿泵的抽油桿處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的的狀態(tài)，盤根密封為螺桿泵泵的常用密封手段。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場情況確定安裝盤根的數(shù)量，應(yīng)結(jié)合油井壓力與光桿的旋轉(zhuǎn)速度對盤根帽旋緊的壓力進(jìn)行確定。當(dāng)光桿旋轉(zhuǎn)速度較高時(shí)，就會因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生過多熱量于光桿和盤根之間，導(dǎo)致光桿的使用壽命受到影響，此時(shí)應(yīng)降低盤根帽的旋緊力度。若油井套管的壓力過大，應(yīng)將提高盤根帽的旋緊力度以防止盤根處漏油。

1.1.2 油井產(chǎn)出液的腐蝕

由于抽油桿的長期工作條件較為惡劣，通常為油、氣、水以及腐蝕介質(zhì)的惡劣環(huán)境，這減弱了抽煙桿的應(yīng)力。

油井的產(chǎn)出液的組成成分較為復(fù)雜，不僅含有大量酸性介質(zhì)以及腐蝕性微生物，還含有腐蝕性的氣體，這種環(huán)境不可避免會出現(xiàn)抽油桿在正常工作狀況下的電化學(xué)腐蝕，凹坑被腐蝕的地方產(chǎn)生集中的應(yīng)力進(jìn)而使抽油桿疲勞斷裂，這是抽油桿斷裂的根本原因，因此，抽油桿斷裂的主要原因之一有腐蝕損壞。

通過分析電化學(xué)腐蝕的內(nèi)容，鋼材容易與游離狀態(tài)下的CO2發(fā)生腐蝕而成的產(chǎn)物在水中的溶解度較高，不容易在金屬表面形成保護(hù)膜。含H2S的水也會從兩個(gè)方面對金屬材料進(jìn)行腐蝕破壞，第一是鋼材內(nèi)部滲入了由于電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的氫，弱化了材料的韌性，降低了鋼材的剛度；第二是硫化物應(yīng)力腐蝕，鋼材氫脆裂紋隨著拉應(yīng)力與殘余應(yīng)力的作用而變大，導(dǎo)致鋼材破裂。

1.2 游梁式抽油機(jī)抽油桿斷脫原因分析

1.2.1 抽油桿疲勞破壞

在上下沖程中光桿負(fù)荷具有一定的差別。抽油桿在上沖程時(shí)承受液柱的重量，在下沖程時(shí)液柱重量作用于油管之上，因此，當(dāng)上沖程開始時(shí)，抽油桿的負(fù)荷會由于舉升的液柱重量而發(fā)生劇變，沖次與負(fù)荷成正比例關(guān)系。是抽油桿所有壞形式的基本特點(diǎn)為由于負(fù)荷反復(fù)變化的沖擊而導(dǎo)致疲勞破壞。而因反復(fù)的拉伸作用導(dǎo)致抽油桿產(chǎn)生分裂則是應(yīng)力疲勞破壞的表現(xiàn)。

1.2.2 抽油桿機(jī)械磨損

抽油桿機(jī)械磨損有兩種類型，第一是直井下沖程抽油桿底部受壓彎曲致使桿管偏磨，第二是井斜引起的機(jī)械磨損，具體介紹如下：

前者是抽油桿下行時(shí)尤其是打開在活塞游動凡爾前的瞬間，活塞會由于泵內(nèi)液體以及泵筒內(nèi)壁產(chǎn)生阻力以及之上力的作用，造成整個(gè)桿柱下部受壓上部受拉，桿柱由于受到壓力而產(chǎn)生彎曲，彎曲的桿柱接觸了油管內(nèi)壁，并由于相對發(fā)生運(yùn)動對桿管造成磨損。如果現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)下行均由較為嚴(yán)重的磨損，那么可以得出偏磨的主要原因?yàn)橄滦袟U柱受壓而產(chǎn)生彎曲。

后者主要是在斜井時(shí)，彎曲的油管在上沖程時(shí)內(nèi)壁一側(cè)與抽油桿產(chǎn)生磨損，下沖程時(shí)抽油桿彎曲與油管內(nèi)壁的另一側(cè)面接觸而產(chǎn)生磨損。其中彎曲度與磨損程度成正比，在抽油桿接箍與油管內(nèi)壁出現(xiàn)磨損的同時(shí)，還會導(dǎo)致抽油桿本體也接觸油管內(nèi)壁進(jìn)而產(chǎn)生磨損。

2 抽油桿斷脫預(yù)防措施

針對各類抽油桿斷脫的情況，本文對抽油桿斷脫預(yù)防措施進(jìn)行大致的分析，并提出幾點(diǎn)建議，具體如下：

2.1 抽油桿受力情況采取措施

在生產(chǎn)過程中，應(yīng)針對實(shí)際情況對整油桿進(jìn)行合理的調(diào)整，防止抽油桿偏磨；增下游桿防脫器，避免由于毛辮子反轉(zhuǎn)而導(dǎo)致油桿脫扣；使修井監(jiān)督力度得以有效提高以保證修井質(zhì)量，在監(jiān)督過程中，應(yīng)及時(shí)對偏磨、腐蝕的油桿進(jìn)行更換，杜絕油桿不合格就下井的情況。此外還應(yīng)在上扣過程中確保上扣力矩達(dá)到設(shè)計(jì)要求，避免出現(xiàn)人為因素導(dǎo)致返工。

2.2 針對油井井筒狀況采取相應(yīng)預(yù)防措施

目前，通?？梢圆扇∮行Т胧┻M(jìn)行油井清蠟以預(yù)防抽油桿斷脫的問題，主要可以通過加藥、熱洗、投收球以及預(yù)檢泵來實(shí)現(xiàn)；同時(shí)還應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行除垢工作，針對作業(yè)區(qū)結(jié)構(gòu)較為嚴(yán)重的油井，應(yīng)通過添加除垢劑等進(jìn)行定期的除垢，避免由于嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致油井出現(xiàn)卡泵、抽油桿斷脫等現(xiàn)象。此外應(yīng)采用相應(yīng)的防腐措施，防止油管桿腐蝕；最后還可以加大扶正防偏磨力度以預(yù)防抽油桿的斷脫。

2.3 在操作時(shí)應(yīng)注意的問題

在實(shí)際操作過程中，應(yīng)注意以下三點(diǎn)：在操作中愛護(hù)抽油桿，確保其不受損壞；操作與搬運(yùn)時(shí)避免抽油桿發(fā)生彎曲變形，并且及時(shí)對彎曲的抽油桿進(jìn)行更換。

2.4 對整油井的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整

在生產(chǎn)過程中油井的生產(chǎn)參數(shù)采用長沖程、小沖次、小泵徑，是泵效得以提高，同時(shí)如此可以將抽油桿的震動載荷以及拉力減小，針對處于環(huán)境較為復(fù)雜的井筒應(yīng)改善設(shè)備工況，減小懸點(diǎn)震動載荷，使管桿泵的摩擦得以減輕，進(jìn)而降低抽油桿斷脫的概率。

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[2]李勇,張園.塔河油田抽油機(jī)井抽油桿斷脫原因分析及治理對策研究[J].價(jià)值工程,2014,(16):321-322.