井筒防偏磨斷脫技術(shù)研究

何成偉

摘要：近年來，隨著某油田開采力度的不斷加大，對油井生產(chǎn)過程中抽油桿斷脫的問題越來越關(guān)注，抽油桿斷脫嚴(yán)重的影響著企業(yè)的工作效率，困擾著油井的正常生產(chǎn)，抽油桿斷脫的主要原因是油桿老化、斜井偏磨、腐蝕等，下文對某油田實際應(yīng)用的抽油桿防斷脫技術(shù)中使用的各項措施進(jìn)行具體分析。

關(guān)鍵詞：防偏磨;防斷脫;現(xiàn)場應(yīng)用

有桿泵抽油管串的斷脫是影響油田正常生產(chǎn)的主要因素之一，在對斷脫最集中的關(guān)鍵管（桿）段的斷脫原因不斷分析、研究基礎(chǔ)之上，目前已經(jīng)形成了一套比較完善的防斷脫技術(shù)系列，經(jīng)過某油田現(xiàn)場規(guī)模應(yīng)用，收到了顯著的效果。

1 懸掛系統(tǒng)

一是從1998年開始推廣了Φ25 mm的D級專用標(biāo)準(zhǔn)光桿，取代了原來用Φ22 mm的抽油桿加工光桿的歷史。標(biāo)準(zhǔn)光桿的下端加工成Φ22 mm的抽油桿螺紋，仍與Φ22 mm 的抽油桿聯(lián)接，但承載截面積增大33%，并具有良好的耐磨性能。

二是推廣N-80管掛;從1998年開始統(tǒng)一采用N-80管掛，取代了J-55管掛，N-80比J-55的鋼級提高2級，螺紋處的抗拉能力由321.9 kN提高到467.5 kN，提高了145.6kN，使管掛斷裂現(xiàn)象得到了很好的解決。

2 防脫器

油桿防脫器主要是克服油桿運行過程中的反扭矩和消減瞬間的振動載荷，目前在用的防脫工具主要有旋轉(zhuǎn)防脫器和液壓式減震防脫器。

（1）旋轉(zhuǎn)防脫器

如圖1所示，該防脫器利用機(jī)械轉(zhuǎn)動軸的原理設(shè)計而成，兩端和抽油桿相連接，當(dāng)油桿運行時產(chǎn)生的反扭矩作用于防脫器上時可使防脫器自由旋轉(zhuǎn)及時的將卸扣反扭矩予以釋放，起到防止油桿脫扣的作用;該防脫器原理簡單、功能單一，轉(zhuǎn)軸易磨損斷裂，逐漸被液壓式減震防脫器所替代。

（2）液壓式減震防脫器

在旋轉(zhuǎn)式防脫器的基礎(chǔ)上改進(jìn)為集旋轉(zhuǎn)、減振、扶正功能為一體的液壓式減振防脫器，如圖2所示。其原理示意圖如圖3所示，主要是通過套筒及耐磨件內(nèi)孔端面，使拉桿在換向過程中能隨抽油桿作徑向旋轉(zhuǎn)和軸向位移，能有效地釋放抽油桿的反扭矩，防止螺紋松脫;由于進(jìn)排油孔的作用，在抽油桿上下運動時，緩沖慣性阻力，減小振動載荷，防止抽油桿的斷裂和脫扣，該防脫工藝目前已全面推廣應(yīng)用。

3 HL級高強(qiáng)度抽油桿

對泵掛大于1600m的井，為了增加上部油桿的抗拉強(qiáng)度，選用HL級超高強(qiáng)度抽油桿，D級和HL級油桿性能對比見表1所示，可以看出HL級桿比D級油桿的抗拉強(qiáng)度增加了17.8-21.9%，有效的防止了上部油桿疲勞拉斷的現(xiàn)象發(fā)生。

4 扶正桿

目前斜井防磨的主要技術(shù)思路是在油桿上安裝扶正工具，使抽油桿與油管之間的剛性摩擦變?yōu)槟猃埛稣龎K與油管間的摩擦，有效的保護(hù)管、桿，延長管、桿使用壽命。目前油田在用的斜井防磨工藝主要以尼龍扶正桿、高強(qiáng)度尼龍扶正器為主。對于定向井，造斜點以下全部配套扶正桿，根據(jù)扶正塊加工工藝的不同，扶正桿可分為澆注型尼龍扶正桿和機(jī)械卡槽式膠結(jié)扶正桿。

（1）澆注型尼龍扶正桿

澆注型扶正桿防磨工藝為在普通抽油桿的桿體上通過澆注的方法注塑尼龍扶正塊，一根油桿澆注三個外徑為Φ58mm的尼龍扶正塊，扶正塊的分布位置通過理論分析，并結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用實踐對其位置不斷的進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整;2005年針對原用扶正桿扶正塊沒有充分起到保護(hù)油桿接箍易偏磨油管的問題，對扶正塊安裝位置重新進(jìn)行了設(shè)計，將兩端的防磨塊分別向外移動0.7m，接箍防磨間距由原來的3.0m縮短為1.6m，使扶正塊對接箍的保護(hù)作用得到進(jìn)一步加強(qiáng)，圖4為改進(jìn)前后的扶正桿結(jié)構(gòu)示意圖。

澆注型扶正桿存在的最大問題為注塑扶正塊凝固時間較長，勞動

效率低，易出現(xiàn)氣泡等澆塑缺陷，影響整體扶正效果。

（2）機(jī)械卡槽式膠結(jié)扶正桿

此防磨工藝是將提前澆注合格的兩塊防磨塊利用機(jī)械嚙合槽緊密的和油桿相嚙合，同時利用特制的膠使扶正塊和油桿牢牢的相膠結(jié)成為一個整體，在烤箱內(nèi)高溫固化5-6h，使其完全凝膠達(dá)到現(xiàn)場使用要求。該工藝基本上解決了澆塑型扶正桿的加工缺陷，縮短了扶正桿成型加工周期，提高了工作效率。

5 高強(qiáng)度尼龍扶正器

扶正器為在長約30cm的油桿短節(jié)上安裝一個外徑為Φ58mm抗耐磨的尼龍扶正防磨塊或防磨輪，充分保護(hù)偏磨部位的油管桿。扶正器發(fā)展共經(jīng)歷了三個階段：第一階段為滾輪式扶正器，第二階段將滾輪扶正改進(jìn)為尼龍防磨塊扶正的旋轉(zhuǎn)式扶正器，第三階段為扶正、助抽和刮蠟為一體的多功能扶正器。在斜井“狗腿度”變化大的井段前后抽油桿上各接2個，在造斜點處接2個以上扶正器，在滑桿以上的抽油桿上依次接2個，在距井口25m和45m附近抽油桿上各接1個，全井共計接10個以上扶正器，根據(jù)具體情況可適當(dāng)?shù)募右哉{(diào)整，斜井全井最少不得少于5個。高強(qiáng)度尼龍扶正器主要有以下幾種：

（1）滾輪扶正器

滾輪扶正器由主體、滾輪和輪軸三部分組成。雖然起到了一定的防磨作用，但在使用中存在滾輪易卡死，銷子易斷裂，造成滾輪脫落和本體強(qiáng)度不夠，有時發(fā)生斷裂且偏磨往往導(dǎo)致滾輪扶正器一個滾輪的消耗等缺點，鑒于以上工藝缺 陷，目前滾輪扶正器已經(jīng)淘汰。

（2）旋轉(zhuǎn)式扶正器

針對滾輪扶正器存在諸多不足，在其基礎(chǔ)上發(fā)展改進(jìn)為旋轉(zhuǎn)式扶正器，主要工藝改進(jìn)為將原來的扶正滾輪改為可旋轉(zhuǎn)的扶正防磨塊，克服了滾輪扶正器易卡易損壞和單向偏磨的問題，將管與桿之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦減小了摩擦力和摩擦損耗，并且在尼龍防磨塊上設(shè)計了四道導(dǎo)流刮蠟槽，在扶正防磨的同時還可起到刮蠟作用。目前此防磨扶正工藝已經(jīng)在各油田全面推廣應(yīng)用。

（3）多功能扶正器

見圖6所示，該裝置充分利用扶正塊上下行時的摩擦力而研發(fā)的，將原來旋轉(zhuǎn)式扶正器的一個防磨扶正塊改為固定式和游動式兩個扶正防磨塊，并且設(shè)計四道具有20℃傾角的導(dǎo)流、助抽、刮蠟槽，易于兩個扶正塊的閉合助抽和錯位刮蠟。油桿上行時游動扶正塊在摩擦力的作用下和固定扶正塊緊密的相結(jié)合，起到扶正、助抽提液的作用;油桿下行時在摩擦力的影響下游動，扶正塊和固定扶正塊錯位相分離，扶正時又能起到刮蠟作用。

結(jié)論

通過對現(xiàn)場偏磨情況以及井筒防偏磨斷脫技術(shù)的各項措施和原理進(jìn)行介紹，為抽油機(jī)井偏磨治理提供了技術(shù)保證，可以在對作業(yè)油井現(xiàn)場監(jiān)控下準(zhǔn)確掌握管桿偏磨的詳細(xì)情況，從而采取有效的防偏磨措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓修廷，王德喜，王研等.利用低摩阻柱塞抽油泵提高泵效及防偏磨技術(shù)的應(yīng)用[J].石油學(xué)報，2007，28（4 ）：138-141.DOI：10.3321/j.issn：0253-2697.2007.04.030.