四寸套小直徑抽油桿防偏磨扶正器及模具設計及應用

陳新兵 張永斌 伍向洲 王玉平(中石化中原油田分公司采油三廠 山東 莘縣 252435)

項目背景

目前中原油田油田處于開發后期，油井開采難度增大，部分油井出現套管損壞問題，經過大修后改為四寸套油井使用部分2寸油管，僅采油三廠就有該類油井106口，為治理該類油井管桿偏磨問題，常用方法是在抽油桿上加裝尼龍扶正器，而實踐證明固定式尼龍扶正器具有耐磨、防脫效果，因此我單位技術人員為滿足上述需求，根據相關標準，結合現有設備，設計制作了φ 46mm小直徑尼龍扶正器模具，安裝到現有的注塑機上，建立抽油桿固定式抽油桿尼龍扶正器制作流程，完成固定尼龍扶正器制作，以達到有效的解決四寸套油井管桿防偏磨問題。

主要研究內容

一、扶正器設計

1.四寸套油井內使用2寸油管內徑50mm，使用抽油桿本體外徑φ19mm和φ22mm兩種。依據石油天然氣行業標準SY T/5832-2002抽油桿扶正器，扶正器外徑設計為φ46±0.13mm。

圖1——φ46mm尼龍扶正器結構示意圖

2.依據目前現場使用的2寸半油管內扶正器外形尺寸及結構設計扶正器長度和形狀，扶正器與油管內壁之間環空截面積不小于柱塞通孔面積。

四寸套油井內下入φ38抽油泵，其最小通孔為游動凡爾球座直徑為φ19mm，面積為：

S球座=πR2=3.14×(19/2)2=283.385(mm2)

圖中陰影部分為2寸油管內抽油桿扶正器與管壁

計算面積：S環空=503.549mm2

S環空>S球座,符合設計要求。

二、模具主要結構設計

1.新模具根據扶正器外形特點，即3/4＂和7/8＂抽油桿扶正器模具模腔容積相同只是桿外徑不同，因此設計將模具模腔兩端安裝固定可互換的兩種抽油桿擋模，使得一套模具適用φ 19mm和φ22mm兩種抽油桿加裝尼龍扶正器。

圖2模腔俯視圖

圖3——可拆換擋模

圖4——擋模鎖緊塊

使用特點：如圖2、3、4可拆換擋模安裝在模腔兩端，固定模和鎖緊模依靠擋模的半圓結構將抽油桿卡緊起密封模腔的作用，擋模鎖緊塊起到固定擋模的作用。

2.模具設計適用于現場使用的1800型注塑機。

3.選擇合適的模具鋼設計模具，水冷系統滿足模具均勻冷卻要求，冷卻固化時間在35-40秒之間。

三、取得成果及創新

1.該模具設計完成后，首次使用小直徑抽油桿固定扶正器應用于四寸套油井上，填補了采油三廠四寸套油井管桿防偏磨治理的空白。

2.與外購的活動式扶正器相比使用壽命長，不容易脫落，防止扶正器脫落引起躺井問題發生。

3.原抽油桿扶正器模具只適用于一種規格的抽油桿，如制作另外一種扶正器必須更換模具，一個模具重一百多斤，拆裝要3個人，換一次模具至少需要2個小時，效率低、勞動強度大。

新模具根據扶正器外形特點，設計將模具模腔兩端安裝固定可互換的兩種抽油桿擋模，使得一套模具適用φ19mm和φ22mm兩種抽油桿加裝尼龍扶正器，即不需拆除成套模具，只需將擋模更換即可，操作簡便，提高工作效率。

四、現場應用情況

模具設計完成后，于2013年4月份完成加工制作，經過安裝使用，達到以下效果：

1.新的設計結構合理，效果顯著，簡單易操作，在不拆卸模具的情況下，更換模塊只需10分鐘，1人即可操作，而且扶正和防泄漏作用比以前更好，達到了我們預期的效果。解決了長期以來模具更換困難、效率低、工人勞動強度大的現狀。

2.根據需要于2013年6月份開始制作小直徑尼龍扶正器，至年底共制作扶正器3028只。經過上井使用后反映較好，達到防管桿偏磨效果，未出現質量問題。

五、效益分析

直接效益：每只扶正器價格18元，采油三廠年需求量為24000只，可創勞務收入43.2萬元。

間接效益：φ46mm小直徑固定尼龍扶正器應用于四寸套油井后，可很好地解決四寸套油井管桿偏磨問題，有效提高油井檢泵周期，減少躺井問題，間接效益非常可觀。

結論與認識

結論認識:制作φ46mm小直徑固定尼龍扶正器應用于四寸套油井管桿防偏磨治理，效果明顯，并且不易脫落，為采油三廠治躺工作做出了積極的貢獻，對其他油田四寸套油井管桿偏磨治理有較好的推廣前景。

[1]石油天然氣行業標準SYT/5832-2002抽油桿扶正器.