胡十二塊抽油桿斷脫規律及治理

程文全

摘要：抽油桿斷脫是抽油井躺井主要原因，本文對抽油桿斷脫規律進行了統計分析，以概率這一數據確定了易斷脫井的范圍及桿型號，重點從抽油桿受力及底部加重角度對斷脫機理進行了分析，并就影響斷脫的各類因素針對性提出相應的治理措施。

關鍵詞：斷脫規律;受力分析：斷脫機理：治理對策

2017年胡十二塊抽油機井平均開井101口，占油井總數95%，一年來抽油井共躺井51井次，抽油桿問題檢泵23井次，其中抽油桿斷16井次，脫扣7井次，各占總躺井數的31%和14%。因此研究抽油桿斷脫原因并采取針對性措施對于實現控躺目標極其重要。

一、抽油桿斷脫規律研究

1.抽油桿斷裂規律研究

2017年胡十二塊抽油桿斷共16井次，其中偏磨腐蝕造成桿斷5井次，其余11井次為無井筒因素桿斷，下面從泵徑、桿柱位置兩方面進行分析，不考慮抽油桿使用年限，旨在找到整體桿斷規律。

（1）按斷裂位置分

按抽油桿斷裂點占其整個抽油桿柱長度的百分比進行統計（以井口為0點），劃分4個階段（ 0-25%，2650%，51-75%，76-100%）：

可以看出，抽油桿斷裂多發生在中下部，主要集中在50-100%，占總井數78. 6%。

（2）按抽油桿型號分

根據以上統計分析，抽油桿斷裂多發生在中下部，對應抽油桿型號多為φ19mm、φ22mm：

2.抽油機脫扣規律研究

2017年共發生脫扣7井次，根據脫扣位置統計，集中在70-100%階段6井次，占總井次85.7%，在90-100%范圍1井次，占14.3%。

按抽油桿類型，從抽油桿柱自下而上的順序排列：

從表3可以看出，抽油桿脫扣多發生在φ19mm拉桿和加重桿部位，兩者占總井次的61. 2%。

二、抽油桿斷脫機理研究

1.抽油桿斷機理

（1）交變載荷影響

抽油桿工作時由于疲勞而發生破壞。據以上統計分析，抽油桿斷裂多發生在中下部，因此造成桿斷裂的主要原因是抽油桿承受交變載荷的作用，交變載荷是造成桿斷的內因。

（2）外部條件影響

2.1質量影響

目前抽油桿柱的設計，抽油桿上部的最大應力遠小于其最小抗拉強度，因此對于發生在上部的（φ25mm桿）斷裂，主要受抽油桿質量影響。

2.2偏磨腐蝕影響

抽油桿偏磨或腐蝕后，抽油桿有效截面積減小，抽油桿所受的應力增加，同時由于截面積變化造成的油桿應力集中也加劇了桿斷的發生。

2.抽油桿脫扣機理

抽油桿柱在下沖程過程中受沿抽油桿柱向上的壓力.會導致抽油桿柱中和點下的抽油桿柱發生彎曲，產生螺旋變形，一方面發生抽油桿柱和油管偏磨;另一方面產生的螺旋變形也會造成卸扣力，引起脫扣。主要作用力包括：

1.泵游動閥的流體阻力

抽油桿下行時，流體通過柱塞游動閥由于流道變小會產生壓降，產生向上的力，其大小主要與流體的運動粘度有關。

2.生產套壓和油套環空液面產生的沉沒壓力對抽油桿柱產生的壓力。

3.柱塞摩擦力產生的阻礙抽油桿柱下行的彎曲載荷。

三、防治措施探討

根據前面分析，要減少桿斷脫機率，應做到“一類一策”，具體到單井做到“一井一策”。

1.合理底部加重

根據前面分析無論是桿斷還是桿脫，中和點以上桿都是易發部位，而努力減少中和點長度，是行之有效的措施。

（1）加重量計算：根據應力測試結果，理論計算方法計算抽油泵柱塞下行受壓力，計算值比實際載荷要小，誤差率為49%，因此在進行柱塞受壓計算確定中和點時應考慮一定的誤差，尤其是對出砂井、斜井、高粘油稠井上適當加大加重量。

（2）加重方式選擇：加重方式選擇應根據不同井原油物性、井筒條件，以最大限度減少中和點以下桿柱長度為原則。

2.合理優化設計

對不同井，根據供液能力，合理設計下泵深度及泵徑，綜合考慮以下因素：

（1）泵徑選擇：泵徑越大底部抽油桿因液柱載荷交變載荷越大，因此通過泵徑增大降低沖次時應有針對性。

（2）泵深選擇：根據供液能力合理選擇，避免深抽液面隨泵走不增產問題，同時在滿足生產前提下，應盡量避開嚴重井斜段。

（3）桿柱組合：逐步淘汰D級桿，目前對φ56mm泵全部應采用H級抽油桿;對于泵掛較淺井采用φ25、22mm_級組合，減小下部桿應力，提高抗疲勞破壞的能力。

（4）扶正設計：中和點以下桿易產生桿斷脫，因此應考慮中和點以下桿使用扶正器，避免桿橫向彎曲引起的桿管間磨損，減小因彎曲產生的橫向力對桿的破壞，并避免抽油桿空間彎曲產生卸扣造成桿脫的機率。

3.合理優化參數

在抽油機井生產參數中，沖次對生產具有重要影響，沖次過高增加載荷、加速疲勞損壞速度、加重桿管偏磨，不僅增大了桿斷脫機率，且增加了能耗。

（1）沖次下調方式

1.1供液能力相對較好井

①增大泵徑合理下調沖次：下調沖次幅度不宜過大，泵徑級別最多相差一個級別、泵掛適當上提，因為大泵徑生產下部桿所受交變載荷較大。

②換大機下調沖次：結合作業換大機，增大沖程，合理下調沖次，主要應用于供液能力相對較好井。

1.2供液能力差井

對嚴重供液不足井，需沖次下調幅度大，通過增大泵徑上提泵掛或單一更換機型難以滿足要求。

（2）避開沖次不利區

根據計算目前全廠油井生產參數及下泵深度，不會處于API所指沖程沖次不利區間，重點應避免沖次與抽油桿固有頻率發生共振，增大載荷。根據國內外資料，當桿柱固有頻率是沖次的整數倍時易發生共振，因此在調整沖次時應考慮這一因素。