关于对抽油杆偏磨断裂原因的分析探讨

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1、关于对抽油杆偏磨断裂原因的分析探讨中石化胜利油田孤东采油厂田红张宝平摘要：针对目前抽油杆断的普遍现象，对杆断原因进行了详细的调查，找出了抽油杆偏磨断裂在目前油井高含水介质下的特点。在调查的基础上，分析了抽油杆下行阻力造成弯曲的原因，找出了抽油杆下行过程中所受的8种阻力。进一步论证了八种下行阻力，其合力大小与泵径、泵挂、原油物性、冲程、冲次、含水、含砂成正比的关系。分析了抽油杆下行阻力对抽油杆稳定性的影响。结合目前井筒管柱结构，从理论上分析了管柱结构、井身结构造成油管弯曲原因及对抽油杆偏磨的影响。总结评价了抽油杆不同偏磨因

2、素对生产周期的影响，建立了管柱优化、杆柱优化、参数优化、工艺转向等防偏磨措施对偏磨井的治理思路。关键词：抽油杆；断裂；分析；探讨近年以来，抽油杆偏磨己经成为开发管理的深层次矛盾之一，成为制约油井正常生产的突出矛盾。釆油厂抽油杆年更新率为13%左右。由于杆的质量较以前有所下降，加之历史欠帐严重，近年来抽油杆报废率呈逐年上升趋势。根据多年来实际使用情况来看，采油厂抽油杆更新率应保持在20%以上，按此测算，在不考虑历史欠帐的前提下，采油厂老井需要每年更换抽油杆42.8万米，约2040万元。目前实际年抽油杆更换率为13%左右，远

3、不能满足需要，为维持油水井的正常生产，只能采取降低杆报废标准、实行分级分类使用的办法来延长杆的使用周期，但结果是因杆问题导致油井躺井比例居高不下，一直为50%左右，成为制约油井免修期延长和原油生产的瓶颈。一、抽油杆偏磨断裂的特点1、高含水介质下，抽油杆偏磨断裂显著增加。2、泵挂越深，抽油杆偏磨断裂比率增大。3、抽油泵泵径增大，抽油杆偏磨断裂比率上升。4、高含水、深泵挂环境下，抽油杆偏磨断裂位置普遍上移。以往抽油杆偏磨断裂的位置主要分布在泵挂深度2/3处，而0前己经上移至泵上30-70%处，并且己经出现全井偏磨的现象。5、

4、抽汕杆偏磨断裂生产周期普遍较短。二、抽油杆偏磨断裂原因分析1、抽油杆下行阻力过大，引起中下部抽油杆弯曲变形，造成偏磨杆断裂。抽汕杆下行吋，抽汕杆柱受的合力方向向下，对于下部抽油杆来说，冋吋也受方向向上的应力作用，包括惯性力、抽油杆柱所受摩擦力、衬套与柱塞间的摩擦力以及采出液经过游动凡尔的阻力等8种方向向上的作用力。（1）抽汕机下冲程吋，抽汕杆柱在作变速运动，因而将产生抽汕杆惯性力。泵挂越深，生产参数越大，特别是冲次越大，惯性力越大，对抽油杆稳定性的影响越大。（2）由于抽油杆柱作变速运动和交变载荷的作用，引起的抽汕杆弹性振

5、动形成的阻力：？振=（（E×f×Vmax）/a）×sin（（πn/30）×L杆/E），在抽油杆材质一定的情况下，振动载荷主要与抽油井的冲程、冲次以及抽油杆的长度和直径成函数关系。（3）摩擦阻力的大小随抽油杆柱的下行速度而变化，摩檫力阻力的决定因素是抽油杆柱的运动速度和原油粘度。（4）抽汕杆与油管的摩擦力P。抽油杆接近垂直状态吋，通常不超过抽油杆柱重量的1.5%。以上四种力主要与泵挂、生产参数有关，泵挂越深、冲程、冲次越大，惯性力、振动载荷等四种力越大，由于该四种力都为

6、均匀分布在抽油杆柱的，因此计算中下部抽油杆与液柱的摩擦力吋，取抽油杆柱的1/2,即1/2L泵挂；该类力对中下部抽油杆的的影响相对较小，因此不做详细介绍。（5）衬套与柱塞间的半干摩擦力P。0前采用II级泵半径上间隙为0.04-0.065mm,在含砂介质下，砂粒混杂在柱塞与衬套之间，会使半干摩擦力显著增大。（6）液体经过游动凡尔产生的阻力P。由于液流通过游动凡尔产生的压头损失将对柱塞产生的一定下行阻力；由于井筒混合液中有油、气、水三相介质，因此混合液密度不能简单的加权平均，由于混合液经过游动阀时并不是均匀相流，而是一股汕，一

7、股水的分相流，当油相经过吋，对游动阀的阻力最大。（7）液柱应力对底部抽汕杆的顶托力P。（8）柱塞下行因为“液击”造成的冲击载荷P。大泵采液强度过人或沉没压力过小，致使泵简内井液充满程度不够而造成柱塞下行的“液击”现象，对柱塞造成-定的冲击载荷。Φ70mm泵一般沉没度小于250米，在理论排量大于100m3/d出现液击，液击载荷为3-4kN。半干摩檫力、油流阻力、顶托力、液击载荷等四种下行阻力都为集中力，是影响抽汕杆稳定的主要作用力，艽大小主要受泵径、泵挂、含水、原汕物性的影响，很明显泵径越大，泵挂越深、四种下行阻力

8、阻力越大；含水越高，井简混合液密度越人，顶托力和过油阀阻力越大；原油运动粘度越大，流量系数越小，过汕阀阻力越大。2、下行阻力对抽油杆稳定性的影响。抽油井生产过程中，中下部抽油杆受到的下行阻力超过一定的许用弯曲载荷将会使中性点以下的抽油杆将会出现弯曲。许用弯曲载荷就是中下部不弯曲时抽汕杆能够承受的最大阻力，与泵径、泵挂