機采井抽油桿斷脫原因及預防措施探究

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 各類抽油機抽油桿斷脫原因分析

根據(jù)抽油機不同的工作方式，可將其分為游梁式抽油機、螺桿泵抽油機以及電潛泵抽油機等，其中游梁式抽油機與螺桿泵抽油機才會發(fā)生抽油桿斷脫的情況。在運行抽油機采油設備時，隨著時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，進而不斷增加抽油桿斷脫的次數(shù)，對于采油設備的正常運行有著十分嚴重的影響，給油田的正常生產(chǎn)帶來了困擾，并且由于抽油桿的斷脫，會使采油成本因為撈桿和作業(yè)而得到一定程度的增加，不利于企業(yè)的經(jīng)濟效益的提高。關于各類抽油機抽油桿斷脫的原因，具體分析如下：

1.1 螺桿泵抽油機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構下方有一個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旋轉的的狀態(tài)，盤根密封為螺桿泵泵的常用密封手段。在實際生產(chǎn)過程中，應結合現(xiàn)場情況確定安裝盤根的數(shù)量，應結合油井壓力與光桿的旋轉速度對盤根帽旋緊的壓力進行確定。當光桿旋轉速度較高時，就會因為摩擦產(chǎn)生過多熱量于光桿和盤根之間，導致光桿的使用壽命受到影響，此時應降低盤根帽的旋緊力度。若油井套管的壓力過大，應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、水以及腐蝕介質的惡劣環(huán)境，這減弱了抽煙桿的應力。

油井的產(chǎn)出液的組成成分較為復雜，不僅含有大量酸性介質以及腐蝕性微生物，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腐蝕，凹坑被腐蝕的地方產(chǎn)生集中的應力進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。

通過分析電化學腐蝕的內容，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膜。含H2S的水也會從兩個方面對金屬材料進行腐蝕破壞，第一是鋼材內部滲入了由于電化學腐蝕產(chǎn)生的氫，弱化了材料的韌性，降低了鋼材的剛度；第二是硫化物應力腐蝕，鋼材氫脆裂紋隨著拉應力與殘余應力的作用而變大，導致鋼材破裂。

1.2 游梁式抽油機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荷具有一定的差別。抽油桿在上沖程時承受液柱的重量，在下沖程時液柱重量作用于油管之上，因此，當上沖程開始時，抽油桿的負荷會由于舉升的液柱重量而發(fā)生劇變，沖次與負荷成正比例關系。是抽油桿所有壞形式的基本特點為由于負荷反復變化的沖擊而導致疲勞破壞。而因反復的拉伸作用導致抽油桿產(chǎn)生分裂則是應力疲勞破壞的表現(xiàn)。

1.2.2 抽油桿機械磨損

抽油桿機械磨損有兩種類型，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械磨損，具體介紹如下：

前者是抽油桿下行時尤其是打開在活塞游動凡爾前的瞬間，活塞會由于泵內液體以及泵筒內壁產(chǎn)生阻力以及之上力的作用，造成整個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壁，并由于相對發(fā)生運動對桿管造成磨損。如果現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)下行均由較為嚴重的磨損，那么可以得出偏磨的主要原因為下行桿柱受壓而產(chǎn)生彎曲。

后者主要是在斜井時，彎曲的油管在上沖程時內壁一側與抽油桿產(chǎn)生磨損，下沖程時抽油桿彎曲與油管內壁的另一側面接觸而產(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壁出現(xiàn)磨損的同時，還會導致抽油桿本體也接觸油管內壁進而產(chǎn)生磨損。

2 抽油桿斷脫預防措施

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

2.1 抽油桿受力情況采取措施

在生產(chǎn)過程中，應針對實際情況對整油桿進行合理的調整，防止抽油桿偏磨；增下游桿防脫器，避免由于毛辮子反轉而導致油桿脫扣；使修井監(jiān)督力度得以有效提高以保證修井質量，在監(jiān)督過程中，應及時對偏磨、腐蝕的油桿進行更換，杜絕油桿不合格就下井的情況。此外還應在上扣過程中確保上扣力矩達到設計要求，避免出現(xiàn)人為因素導致返工。

2.2 針對油井井筒狀況采取相應預防措施

目前，通常可以采取有效措施進行油井清蠟以預防抽油桿斷脫的問題，主要可以通過加藥、熱洗、投收球以及預檢泵來實現(xiàn)；同時還應采取相應措施進行除垢工作，針對作業(yè)區(qū)結構較為嚴重的油井，應通過添加除垢劑等進行定期的除垢，避免由于嚴重的結構導致油井出現(xiàn)卡泵、抽油桿斷脫等現(xiàn)象。此外應采用相應的防腐措施，防止油管桿腐蝕；最后還可以加大扶正防偏磨力度以預防抽油桿的斷脫。

2.3 在操作時應注意的問題

在實際操作過程中，應注意以下三點：在操作中愛護抽油桿，確保其不受損壞；操作與搬運時避免抽油桿發(fā)生彎曲變形，并且及時對彎曲的抽油桿進行更換。

2.4 對整油井的生產(chǎn)參數(shù)進行合理調整

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)境較為復雜的井筒應改善設備工況，減小懸點震動載荷，使管桿泵的摩擦得以減輕，進而降低抽油桿斷脫的概率。

[1]彭群麗.機采井抽油桿斷脫原因及預防措施[J].中國科技縱橫,2014,(11):212-212.

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