抽油機井光桿斷脫懸掛器的研制與應用

趙巖(中石油遼河油田公司金海采油廠運輸大隊， 遼寧 盤錦 124010)

抽油機井光桿斷脫懸掛器的研制與應用

趙巖(中石油遼河油田公司金海采油廠運輸大隊， 遼寧 盤錦 124010)

小洼油田屬于深層特稠油油田，采用蒸汽吞吐的開采方式。當油井生產進入吞吐中后期時，出現油水分離嚴重現象，光桿承受較大的交變載荷，光桿易發生光桿斷裂的現象。上部斷裂的部分光桿與負載卡子沒有固定點，受自身重力與抽油機運轉時驢頭高度勢能影響，上部斷裂的光桿不能預測墜落方向，向四周任意方位自由墜落，為避免上部斷桿與負載卡子脫離整體后，向下無方位掉落，對井口設備造成一定的損壞。為此研制了井口斷桿懸掛器，降低了安全隱患，提高井口操作的安全穩定性。

深層特稠油;交變載荷;斷桿懸掛器;安全隱患

1 生產背景

小洼油田屬于深層特稠油油田，目前生產油井240多口，采用蒸汽吞吐的開采方式，生產原油使用的抽油機為CYJ12型游梁式抽油機。目前，抽油機懸繩器處安裝了斷脫防污染吊卡，當光桿斷裂時，該裝置能將下部斷裂光桿與懸繩器緊緊“捆綁”在一起，避免了斷裂的下部光桿落入井筒內。但上部斷桿與負載卡子脫離整體后，向下無方位掉落，對現場操作人員造成人身傷害，同時也對井口設備造成一定的損壞。所以完善井口操作安全工作至關重要。

2 上部斷桿掉落原因分析及危害

小洼油田抽油機光桿承受較大的交變載荷，光桿易在負荷卡子根部發生光桿斷裂的現象，使井場和抽油機污染。光桿斷裂后，下部光桿在重力作用下下落，可通過斷脫防污染吊卡承接，能避免斷裂的下部光桿掉入井中，使抽油機井口的污染情況減輕。而上部斷裂的部分光桿與負載卡子沒有固定點，受自身重力與抽油機運轉時驢頭高度勢能影響，上部斷裂的光桿不能預測墜落方向，向四周任意方位自由墜落。如果附近有操作人員正在進行操作，對現場操作人員的人身安全仍會造成很大的傷害。同時，如上部光桿在墜落過程中，碰到壓力表、取樣閥門、生產閥門等井口設備，可導致井口設備的損壞，還會造成原油從損壞設備處噴出，使其在對井口設備造成損害的同時，還造成了井口周圍環境和設備的污染。

作業區每年發生光桿斷裂17口左右，上部光桿斷裂短接均自由落體掉落，落點無法預測。上部光桿掉落，砸壞井口的壓力表短接，噴出原油，造成井口設備及井場的污染，年產生清污費用3．4萬元。

3 上部斷桿掉落處理措施論證

(1)斷桿懸掛器各部件的選擇 經過討論，斷桿懸掛器主要由主體固定部位、兩翼懸掛部位、中間緊固密封部位三部分組成。①上部斷桿固定部位的選擇。上部斷裂部分包括斷裂的光桿和其上的負載卡子兩部分，要實現主體部分從外部緊密包裹，首先要選擇被包裹的部位。選用常用的光桿負載卡子卡在光桿上作為固定主體位置，將上部斷裂的光桿和其上的負載卡子固定在一起。②上部斷桿懸掛部位的選擇。游梁式抽油機運轉的主要特點是靠一個柔性配件即繩辮子把抽油機的驢頭和光桿、抽油桿連接起來，因此，繩辮子是游梁式抽油機運轉的主要部件，并承擔著井下管柱的主要載荷，同時還要考慮不影響其他配件的正常運轉。經過現場實驗，在將繩辮子確定為懸掛部位。③中間緊固密封部件的選擇。由于固定部位負載卡子卡牙對光桿造成較大損傷，縮短光桿使用壽命。因上部斷裂部位重量較輕，所研制的設備不需承受較大的載荷。因此，選用橡膠密封件作為中間的緊固密封部件。

(2)斷桿懸掛器組合方式的篩選 ①設計過程。首先去掉了原負載卡子，主體部分與雙翼采用整體制作，主體重新進行設計，將原塔形密封件改成O型密封件，雙翼采用環形結構，將雙翼一側采用銷釘將其連接在一起，確保其能活動自如，另一側采用螺栓進行緊固，保證設備與光桿之間的契合度(見圖1)。②現場試驗。在現場洼38-21-17C、洼38-21-16兩口井進行了現場試驗。現場安裝操作簡單，一個人即可完成操作，安裝后穩定性能好，改進后的一體式光桿斷脫懸掛器徹底解決了分體式懸掛器存在的各項缺陷。

圖1 一體式斷脫懸掛器整體示意圖

(3)技術特點 一體式斷脫懸掛器技術特點主要有：①抽油機斷脫懸掛器不影響整個系統的正常運轉，并能有效防止上部斷桿墜落而造成安全生產事故。②斷脫懸掛器的成本低，可采用現有的零件進行改裝，具有絕對可觀的經濟效益，降低了作業區的成本支出。③具有結構簡單，安裝方便，現場操作簡單，安全可靠等特點。④停機時間短，一人即可安裝，降低了職工的勞動強度，不影響正常生產。

4 現場應用效果

從2014年10月份開始，共在作業區洼18站17口油井全部進行了安裝，2015年5月7日洼38-21-15C井發生桿斷，該懸掛器將斷裂部分牢牢地控制在原位置。

5 經濟效益分析

在作業區洼18站安裝斷桿懸掛器至今，至今未發生光桿掉落砸傷人事件，及配件損壞造成污染事件的發生。節約配件維修費用及清污費用約0．5萬元。

6 結論及認識

①斷桿懸掛裝置降低了職工的勞強度，提高了井口操作的安全系數。②定期檢查懸點載荷和平衡度，加強抽油機維護保養，及時消除不正常因素，減少斷桿次數，使抽油機在最佳工況下運行。③該裝置設計合理，制作簡便，工作可靠，現場操作方便，具有投入少，安全性高等特點，可以有效避免上部斷桿墜落傷人事故的發生，值得繼續推廣應用。