淺析抽油桿斷裂原因分析與預防

代勇　鐘新梅

摘 要：在眾多影響油田生產的因素中抽油桿斷裂是其中一個不可忽視的重要問題。抽油桿是抽油機井的細長桿件，上接光桿、下接抽油泵。一般情況下抽油桿的長度為7.6或8m。材質為高碳鋼表面鍍硬鉻。在油管中使用內螺紋箍連接而成延伸至地下油層活塞處。通過反復運動來進行泵油。文章主要針對抽油桿斷裂的原因進行分析，并且就預防抽油桿斷裂進行了闡述，以期能夠對預防抽油桿斷裂起到一定的積極作用。

關鍵詞：抽油桿斷裂；原因分析；預防措施

引言

抽油桿是地面與地下油田設備相連接的重要結構部件，也是組成抽油系統的重要部位之一，同時也是油田抽油系統中十分容易出現故障的環(huán)節(jié)之一。在油田開采年限逐漸增加的基礎上，抽油泵的深度不斷增加，抽油桿的工作狀態(tài)將會直接影響到抽油的工作效率。然而抽油桿斷裂是影響抽油桿工作狀態(tài)的重要因素之一。對抽油桿斷裂的原因進行分析，同時有針對性的采取相應措施能夠有效延長抽油桿的使用壽命，從而維護油田的正常生產。

1.抽油桿斷裂的原因

1.1疲勞腐蝕

由于受到高含水油井中腐蝕性物質的影響，抽油桿的材質會受到腐蝕，進而縮短使用壽命。當抽油桿受到外界物體的碰撞、敲擊導致彎曲后，抽油桿防腐表層容易脫落露出內部的基體金屬。而抽油桿上外露的基體金屬與腐蝕性的環(huán)境相接觸會產生點蝕。點蝕部位會造成應力集中，從而產生疲勞腐蝕斷裂[1]。在井眼軌跡中可以看出抽油桿在不同方向的變化。其在井眼中運動受力相對繁復，在承受拉應力的同時還要承受持續(xù)變化的彎曲應力，并且在反復上下運動過程中容易與油管、最大傾角出現偏磨，從而導致抽油桿或接箍出發(fā)生斷裂[2]。

1.2制造缺陷

抽油桿在制造缺陷主要表現在以下幾個方面：螺紋的精度沒有達到標準。在處理抽油桿頭部的時候方式不當，導致熱影響區(qū)的拉伸疲勞極限降低。在進行加熱淬火由于加熱速度過慢，導致抽油桿部件表面脫碳并且形成氧化皮，降低疲勞強度。熱影響區(qū)與彎曲應力等因素在抽油桿頸部的體現最為明顯，因此由于制造缺陷所導致的抽油桿斷裂一般都是出現在頸部附近。

1.3長超期使用

在油田開采年限逐漸增加的基礎上，抽油泵的深度不斷增加，抽油桿的工作狀態(tài)將會直接影響到抽油的工作效率。以抽油機6次/min的頻率來計算，抽油桿的最短疲勞壽命在3.2年左右。伴隨著抽油桿在工作時期上下反復交替，承受的荷載從小至大重復變化。疲勞裂紋開始出現在抽油桿外表應力最為集中的地方。并且隨著運行次數的增多，將會逐漸往直徑方向擴張。承載面積變小，應力也會相應增加，從而又導致裂紋擴展。因此當抽油桿超過安全使用期限時，抽油桿表面十分容易斷裂。

1.4運輸抽油桿不當

抽油桿的外層狀態(tài)會直接影響其使用狀態(tài)。如果抽油桿在出廠后如果在運輸或存儲方面出現問題會導致抽油桿表面形成應力集中區(qū)。將彎曲的抽油桿校直還會在抽油桿表面上殘留張應力與壓應力，這些張、壓應力會在抽油桿表面形成細微的裂縫，從而導致應力更加集中。在運輸過程中抽油桿被撞擊或與尖銳物體接觸后所產生的凹痕與缺口也會形成應力集中。

2.預防抽油桿斷裂對策

2.1使用超高強度抽油桿

針對應力不足而導致的抽油桿斷裂直接、快捷的預防方式就是強化抽油桿的強度，使用超高強度的抽油桿。通常情況下超高強度的抽油桿相對于D級抽油桿的強度高出30%，可以再深井、大泵井中工作。例如H級的超高強度抽油桿可以承受1020兆帕的抗拉強度，能夠有效減少抽油桿斷裂的出現[3]。

2.2合理設計桿柱組合

通常情況下抽油桿桿柱組合強度不夠時就會導致抽油桿偏磨破壞與桿脫。為了避免這一現象可以適當強化強度。抽油桿組合要選擇適中，強度過大不僅會多用材料，還會導致抽油機工作效率降低。在設計抽油桿桿柱時要嚴格控制其材料、直徑與長度的配合。

2.3使用旋轉扶正器

旋轉扶正器可以有效降低抽油桿的偏磨。在抽油桿上安裝旋轉扶正器，可以避免抽油桿與油管直接接觸摩擦，能夠在一定程度上釋放扭力，改善抽油桿的工作狀態(tài)，從而降低抽油桿斷裂的情況。

2.4增加緩蝕阻垢劑

為了預防抽油桿出現偏磨腐蝕可以向套管中增加緩蝕阻垢劑來預防套管腐蝕，結垢。緩蝕阻垢劑中的緩蝕成分是極性與非極性基團通過不同的排列組合而形成的保護膜，可以起到明顯的緩蝕作用。緩蝕阻垢劑中的阻垢成分經過絡合可以形成可溶性絡合離子，抑制套管中沉淀的出現。另外，在晶體變形逐漸變?yōu)榫w垢的過程中添加了緩蝕阻垢劑能夠抑制晶體增大。因此可以看出，增加緩蝕阻垢劑可以有效防止抽油桿偏磨腐蝕。

3.結束語

抽油桿斷裂是抽油機在正常工作時出現的主要故障之一。當抽油桿出現斷裂時不僅大大增加了油田井下作業(yè)的施工量，還會使得油田工作效率大大降低，進而降低企業(yè)的經濟效益，。因此在油田開發(fā)過程中要著重注意抽油桿斷裂這一現象，從實際出現提高抽油桿生產使用技術，預防抽油桿斷裂，從而減少抽油桿斷裂帶來的經濟損失。

參考文獻：

[1]王倩，任向海，彭振華.塔河油田抽油桿斷裂原因分析及防治[J].內蒙古石油化工，2013，（15）：74-76.

[2]高慶云.阿塞拜疆K&K油田機采井抽油桿斷脫原因分析與防治對策[J].石油天然氣學報，2012，（09）：319-321+325+1.

[3]楊東林.關于抽油桿斷裂原因及預防措施[J].中國石油和化工標準與質量，2012，（06）：289+292.

作者簡介：代勇（1983-），男，漢族，四川德陽人，本科，畢業(yè)于西南石油大學，單位：四川威德福石化裝備有限責任公司成都分公司，研究方向：游梁式抽油機、抽油桿、接箍。