抽油桿斷脫分析與防治對策

張華先

摘要：隨著我國的經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，抽油桿斷脫事故是造成抽油機井檢泵的主要原因，嚴重影響抽油機井的正常生產;通過對抽油桿斷、脫的原因進行詳盡的分析，并提出防治抽油桿斷脫的主要對策以及在日常生產中應注意的問題。

關鍵詞：抽油桿;斷脫;偏磨;對策

1 抽油桿斷脫原因分析

1.1 抽油桿的受力狀況引起的斷脫問題

在傳遞動力的過程中，抽油桿的負荷因為抽油桿柱的位置而出現不同，上部的抽油桿的受力也相對較大，而其下部位置的抽油桿受力則相對較大。在一般狀況之下，抽油桿在液體中會受到重力、活塞以及上液柱荷載以及慣性力的影響，也會疏導抽油桿彈性幼兒的振動力、液體與活塞運動中不一致或者泵沒有充滿等因素造成的沖擊荷載以及柱塞、泵筒等零部件之間的摩擦力的作用與影響。在上下沖程中因為抽油桿受力大小差異較大，其上沖程中的抽油桿受力相對較大，而下沖程中抽油桿的受力則相對較小，對此有抽油桿就是一種在交變荷載影響之下的一種周期性的往復運動，這也就會導致抽油桿在交變荷載作用之下造成抽油桿脫扣、斷裂等問題;而如果抽油桿超過應力極限也會造成疲勞性的斷裂問題;毛辮子反轉也會造成抽油桿出現脫扣等問題。

1.2 抽油桿的機械磨損

由于抽油機井上行程中，抽油桿受拉，因此不存在彎曲，而在下行程中，抽油桿帶著柱塞下行時，桿柱上部要承受下部的重量受拉;泵內的液體及泵筒內壁對活塞的助力，致使桿柱下部收壓，當壓力達到一定值時，使抽油桿失穩，造成抽油桿產生螺旋彎曲，導致抽油桿與油管偏磨損壞。所以，重點研究抽油桿在下行中的受力狀態。根據抽油桿在下行中的受力狀態的理論分析，選取了8口抽油桿偏磨比較嚴重的井，并對這8口井抽油桿在下行中所受的力進行實際計算。通過計算發現，隨泵徑加大、泵深增加，下行時使抽油桿下部受壓的力也增加，相應地桿管彎曲越嚴重。從2005年到2010年因桿斷脫檢泵的174口現場發現下行磨損均有且較嚴重，說明下行桿柱受壓彎曲是偏磨的主要原因。

1.3 泵卡導致抽油桿斷脫

（1）深井泵砂卡就會造成抽油機桿斷脫問題。隨著底層出液會出現油井出砂等問題。而導致砂卡以及砂埋的問題不僅僅是地層出砂，泵結構不合理也會加劇此種問題。常規的泵柱塞為階梯軸樁結構，這也是導致砂卡的主要誘因，臺階經常處于圓滑性過度，而在通過砂粒的磨損之下，就會與泵筒之間產生楔形環空里就會形成一個楔形的間隙，在楔角小于自鎖角時，楔形環空里存在較多的沙粒就會造成柱塞出現自鎖，無法上行這樣就產生砂卡，這樣就會造成油井抽油桿斷脫的誘因。（2）油管內部出現偏磨性問題，導致鐵皮出現脫落造成卡泵等問題，進而誘發斷脫。在油井的正常的生產作業中，因為井斜以及套變等因素影響，導致抽油桿與油套之間出現了偏磨，進而產量鐵屑，在一般狀況之下這些鐵屑會隨著井液排出，但是部分的鐵屑會在油管與抽油桿的環形空間中進入到泵筒中。在其出現較大的偏磨過程中，油井在出液量較少乃至不出液的時候，這些鐵屑就會在重力的作用之下進入到泵筒中，嚴重的就會造成抽油桿斷脫等問題。

2 抽油桿斷脫的合理防治對策與手段

2.1 防斷

針對抽油桿材質問題造成的桿斷，在抽油機井投產之初盡量選用優質材料制成的抽油桿，以延長抽油桿的使用是壽命;在檢泵時對使用年限較長的抽油桿及時更換，以達到延長檢泵周期的目的。針對抽油桿偏磨嚴重造成的桿斷主要由以下幾點防治措施：①采用抽油桿扶正器并改進抽油桿扶正器結構和材質，提高其耐磨性能;并根據抽油桿偏磨規律在易發生偏磨的桿段加裝抽油桿扶正器以減緩抽油桿的偏磨。②采用旋轉井口裝置防偏磨。該裝置是通過地面人力轉動來改變油管與抽油桿的偏磨面，是磨損面均勻分布，從而達到桿管達到延長桿管使用壽命的目的。另外安裝偏心井口的油井也可以轉動井口也可以達到上述目的。③其他防治措施。合理調整生產參數，采用長沖程、沖次的生產制度;合理設計尾管長度，以減少油管底部彎曲;在抽油桿底部下加加重桿，使抽油桿柱的中性點下移，以減少抽油桿的彎曲;對結蠟嚴重的抽油機井，加強清防蠟工作。

2.2 加大扶正器和防偏磨接箍的使用力度

為了避免和減緩抽油機井的偏磨，可以加大抽油桿扶正器、防偏磨接箍的使用力度，及應用一些新的防偏磨技術來實現。針對斜井和定向井采取全井扶正防偏磨措施，針對普通偏磨井利用公式計算出偏磨井段采取扶正防偏磨措施，針對泵上連桿無防偏磨措施的問題采取安裝鍍塑防偏磨接箍的方式。2018年根據檢泵現場，對29口存在不同程度的偏磨井應用防偏磨接箍170個，扶正器54個;更換偏磨抽油桿39根，油管357根;ZOH應用鍍塑防偏磨接箍，共73口井使用，目前應用效果良好。

2.3 應用井下工具避免卡泵斷脫等問題

1）應用防砂管避免地層砂進入到泵筒中通過2根直徑大小不同的油管，在油管表面纏繞鋼絲網就會制作形成防砂管。在2根油管的表面上鉆適宜的孔洞，然后再小直徑的油管上纏鐵絲網，組合之后放到大直徑的油管中就會形成防砂管。2）應用注塑桿為了有效的避免抽油桿因為偏磨問題而出現鐵屑，可以合理的應用注塑桿。注塑桿是現階段工藝較為成熟的一種油筒防偏磨的工藝手段，是現階段應用較為廣泛的基礎性技術手段。可以有效的避免接箍偏磨問題，也可以避免桿體偏磨。注塑體多數為增強的尼龍為主要原料，通過注塑一次成型，其外部接箍為流線型，有4條凹槽為流通管道，在整體上來說，其流動面積相對較大，阻力也相對較小，具有良好的抗拉力、抗壓力以及耐磨、耐高溫的特征。在油井的正常生產中，在一些井斜度較大且偏磨嚴重的油井中應用可以有效的避免抽油桿與油管出現偏磨以及鐵屑等問題。

2.4 適當的降低參數指標

抽油桿的偏磨也會受到沖程、沖飲以及泵徑等因素影響。綜合這個幾個因素的不同影響程度以及調整的難易程度，在實踐中對其進行分析塊發現，隨著沖次的不斷增加，最大應力會不斷的變大，而最大許用應力隨著緩慢變小，在兩者之間會存在臨界點，在超過臨界范圍之后，其最大應力就會高于最大的許用應力，這樣就會導致抽油桿出現斷脫等問題。對此，在實踐中，要加強對抽油桿的大泵徑、長沖程以及低沖次等參數分析，合理配置，進而濕度的降低抽油桿可以承受的最大應力。

3 結語

有桿泵采油仍是目前最主要的采油生產方式之一，抽油桿斷脫原因的分析和防治對策應當引起相關技術人員足夠的重視。因此在日常的生產中應該著重做到以下幾點：①提高作業質量，杜絕因作業質量的原因造成抽油桿斷、脫。②加強抽油桿的質量管理工作，嚴格杜絕不合格抽油桿下井并對超過使用年限的桿柱進行更換。③嚴格按照API標準認真優化桿柱組合和確定合理的生產參數。④積極應用防偏磨新工藝、新技術，已達到延長抽油桿使用壽命的目的。

參考文獻：

[1]劉一江.中原油田采油新技術文集[M].北京：石油工業出版社，2000.

[2]王鴻勛.采油工藝原理[M].北京：石油工業出版社，1989.