压裂后抽油杆断脱原因分析及防治

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1、压裂后抽油杆断脱原因分析及防治　　摘要：分析了压裂后抽油杆偏磨断脱的机理及原因。结果表明，抽油杆断脱是杆柱下行程时遇到的阻力达到一定值后，抽油杆柱产生屈曲造成的。通过采取优化工作制度、调整杆组合、释放法向力及管理综合技术措施，减少杆管偏磨，降低柱断比例，提高泵效，延长检泵周期。关键词：抽油杆；原因；治理措施中图分类号：TE933文献标识码：A统计某厂2012年1-10月份维护性作业530井次，420口井，其中统计压裂后由于杆断上修的183井次，杆断占比例为34.5%。免修期为446d，因杆断大幅缩短了检泵周期。分

2、析了造成杆断上修原因，对今后开展免修期工作，将起到指导的作用。1抽油杆断脱机理抽油杆断脱井都有偏磨段，杆管偏磨主要是抽油杆柱下行程时遇到的阻力达到一定值后，抽油杆柱产生屈曲造成的，抽油杆工作时的往复运动，在传递力的过程中承受着各种载荷，各种载荷对抽油杆的作用比较复杂，上冲程时，抽油杆由于提升液体重量，使抽油杆与油管间不会产生大的摩擦；而下冲程情况则不同，轴向力和法向力作用于抽油杆―柱塞系统。72断脱原因2.1应力幅值大根据载荷与井深的关系曲线[1]可知，该井在上冲程时杆柱全部受拉力作用，由井口向下逐步减小，上冲程

3、时最小拉力仅有3.65kN。该井下冲程时在1004m处压力达到4.2KN，中和点在945m左右。在其下部压力逐渐增大，在1350m处压力值是10kN，同时在1350m处，载荷差值较大，高于井口载荷变化值，此处的应力幅值是24N/mm2，远高于抽油杆最上部的应力幅值11N/mm2。使抽油杆在此处严重弯曲。2.2偏磨当下行阻力较小时，受压段长度不大，杆柱保持直线状态，中和点靠近下端。随着轴向压应力的增加，受压段长度不断增长，中和点随之上移，当达到一定值时，杆柱将失稳，由于油管的限制，杆柱弯曲与油管壁相接触。抽油杆失稳

4、临界长度和载荷，见表1。表1抽油杆失稳临界长度和载荷表杆径（mm）161922221（m）9.210.311.412.2P（kN）0.150.240.350.517由表1可知，当压应力足够大时，可以使所有规格的杆柱失稳弯曲，若有液击产生时，更会加剧杆柱的多次弯曲。多级杆组合虽然上部载荷较小，但下部较小杆径的受压力增大，且稳定性较差。应用表明，泵上500m抽油杆偏磨，距离活塞越近，偏磨越严重，且偏磨间距减小。2.3井身结构（1）下部加与不加扶正器，在造斜段没有任何影响，但在抽油杆下部，加扶正器后偏磨段上移，上移后的

5、偏磨段，井筒相对较直。说明此段抽油杆的偏磨是其在下行程中弯曲偏磨所致。（2）在中和点下。高频杆断井统计表明，造斜段没有出现杆断，断点多发生在中和点以下，断点处井身结构较直，但在斜段上部且下行阻力增大，在其上部的杆柱因压应力增大而断。如：B井，断点在904m，证明杆断的本质是抽油杆在下行程中弯曲所致。2.4冲数与杆断的关系统计杆断井冲数高所占的比例较大，冲数过快，受改变运动方向的次数太多，说明随着交变载荷增加，加剧了抽油杆疲劳状态，动载荷增加，加大抽油杆的弯曲程度，增大了杆断的机率。冲次越快，下部受压杆越长，轴向压

6、力越大。对A井进行了杆柱运行过程中受力状况测试[1]，测试结果显示，冲次越小，杆柱在上下死点处所受的交变载荷和惯性载荷就越小，振动也就越小；冲次越大，杆柱受压段越长（即受力的中和点上移）。所以在满足生产要求前提下，冲数尽可能小。72.5泵径与杆断的关系杆断井大泵所占比例较高，由于抽油泵柱塞偏磨，使柱塞与泵筒之间的摩擦力增大，导致抽油杆柱下行程阻力增大，引起杆管偏磨，偏磨到一定程度发生杆断的机率增大。一般来讲，泵径越大，油井的负荷越大，泵的柱塞与泵筒之间磨损加重，检泵周期缩短。抽油杆的负荷与冲数、泵径、泵挂成正比，

7、尤其是泵径和冲数，随着工作制度的增，还会使载荷大幅增加，振动载荷明显加大，当超过抽油杆的许用应力，即造成抽油杆断。2.6井况影响（1）供液能力差。地质条件差是造成杆断的重要因素，A区块比B区块供液能力差，结垢井主要集中在A区块、有10口井在作业时发现有结垢现象，杆断井结垢的占总数的33.3%。而B区基本没有发现严重结垢、腐蚀现象。（2）含水较高。含水在90%-100%的油井占50%以上。油井随着含水上升，杆、管由优先油湿变为水湿，产出水直接接触金属，失去原油的润湿作用，发生腐蚀现象，摩擦系数增加，杆管磨损加快，阻

8、力增加；抽油杆表面产生斑痕，形成应力集中。某一点在交变载荷的作用下，应力集中造成杆断。7（3）蜡卡。结蜡使液体运行空间减小，结蜡点处抽油杆柱所受到的液体摩擦力急剧增加，极易导致结蜡点上部的抽油杆柱产生屈曲，从而发生偏磨、杆断，即结蜡增大抽油杆上下行阻力，使局部受力不均，造成杆柱弯曲，杆、管偏磨，增大杆断几率。2.7抽油机管理调整抽油机平衡，使上下冲程时间基本相等，减小动载