抽油杆断脱原因分析及预防措施.pdf

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1、抽油杆断脱原因分析及预防措施杨元科(中国石油天然气集团公司玉门油田分公司油田作业公司，甘肃玉门735000)摘要：抽油杆断脱使油井不能正常生产，影响油井产量。本文从抽油杆的断脱原因及预防措施进行了分析与讨论，并得出结论。对今后油井的正常生产具有一定意义。关键词：油杆断脱；原因分析；预防措施修井的目的和任务是恢复油井的正常生产，提高井的生产时率和利用率，以最大限度增加油井的产量，随着油田开发时间的延续，抽油杆的断脱现象时有发生，而且频率很高。给正常的生产带来了直接影响，尽管在斜井投产时，对抽油杆柱已进行了扶正

2、防磨设计，避免了与油管直接偏磨而发生断脱。但由于抽油杆柱在斜井中受到循环应力、弯曲应力和旋转扭矩的工况远远较直井复杂。因此，从一定程度上讲，抽油杆在斜井中的偏磨断裂是不可避免的。针对抽油杆柱断脱问题，近几年来防治结合，不断的完善抽油杆柱扶正防磨工艺，优化抽油杆柱结构，使抽油杆断脱事故得到有效的控制。抽油杆组成的抽油杆柱将地面抽油机的能量传到井下，带动井下抽油泵工作，在工作时抽油杆在油管中作上下往复运动，是一个复杂的振动系统，其工作条件是相当恶劣的。抽油杆通常都由圆钢制成，两杆的公扣之间用接箍相接，根据石油工

3、业部标准SY5029-83规定，常用抽油杆的直径有16，19，22，25mm，标准长度为8000：l：500mm，抽油杆的钢材分为c，D，K三个等级。为了保证油井的正常生产，必须了解抽油杆失效的原因。1抽油杆断脱原因分析1．1目前抽油杆的组合有‘P25单级组合‘P22单级组合q)19×922双级组合‘p19בP22בP25三级组合‘P16בP19בP22בP25四级组合目前，本油田除青西、鸭儿峡外，常用的组合有‘P19בP22的双级组合和‘P16בP19בP22三级组合，以单北油田和水平井为

4、例，由于抽油杆在斜井中承受循环应力、弯曲应力和旋转扭矩等力，所以在一定程度上来说抽油杆在斜井中断脱是不可避免的。抽油杆在油管中上下往复运动，井内随着工作条件的不同，承受的轴向载荷也不同，与井斜、方位角、井深及油管壁摩擦有关。当抽油杆在正常工作中时，由于和油管内壁相互摩擦，造成油杆偏磨，加上重力和各种应力的作用，以至于抽油杆发生断脱。另一种造成抽油杆断脱的因素为受力不均匀，造成抽油杆内外强度，应力差别。1．2对抽油杆疲劳损坏的分析当抽油杆上下运动时，抽油杆柱顶端的载荷最大，同时是变化的。当整个抽油杆柱的截面尺

5、寸相同时，在抽油杆顶端的抽油杆内产生的应力最大，而且应力是脉动变化的。在这一脉动应力作用下，工作一定时间以后，抽油杆柱顶部的某一薄弱环节就可能发生疲劳断裂。在抽油杆柱的下部，抽油泵以上的抽油杆工作条件也是比较差的。抽油泵柱塞下行时，游动阀有一定的压力降，此压力降作用在柱塞面积上将产生一定的阻力。该阻力与柱塞和泵套之间的摩擦阻力相加即为抽油泵柱塞下行阻力，这一下行阻力需靠抽油杆的自重来克服。在自重作用下，抽油杆柱中有一部分将产生压应力。柱塞上行时，抽油杆中的应力又变为拉应力，因此这一部分抽油杆中将会产生方向相

6、反的交变应力。油稠、泵径大、下行速度快时，下行阻力会很大，需很长的抽油杆柱自重才能克服这一阻力。因此，抽油杆的下部工作条件很复杂，有可能在工作中首先疲劳损坏，造成脱扣。其次，使用年限超过3年的抽油杆，在长期的井下工作中，在抽油杆表面形成创伤、刻痕、断纹、压凹、磨损、点蚀。在损伤部位形成应力集中，使抽油杆的疲劳强度和安全使用系数降低，因而发生断裂几率大大增加。1．3化学腐蚀因素抽油杆柱是浸泡在采出液中的。而采出液中经常包含有盐水、H：s、co：、等腐蚀介质，使抽油杆柱腐蚀。在一些井中，特别是含水较高的一些井中

7、，矿化度相对而2017年05月北善虿碍I177言就比较高，可能对金属有腐蚀作用，抽油杆的丝扣和偏磨的部分被腐蚀，是造成抽油杆可能脱扣的原因之一。在地层水中含有H：S电解融于水中，生成一种酸，腐蚀油杆，H：s与铁作用，生成原子氢，腐蚀油杆丝扣和偏磨严重的部分，造成油杆脱扣。1．4供排匹配状况分析抽油杆柱发生断裂的油井，供排矛盾突出，产建井表现突出，在地层供液能力有限的情况下，抽汲参数偏大，主要是冲次和泵径偏大。通过平均水平比较，可以更加清楚地看出。当泵的举升能力超出地层流体流入井底的流量时，通常发生液击。在这

8、种情况下，在上冲程时泵筒不能完全充满液体，当下冲程开始时，游动凡尔应当打开却没有打开，柱塞承担了全部流体载荷开始了下冲程。接着，当柱塞撞击泵筒中的液面时，突然的撞击力就沿着杆柱传到了地面。在液击期间产生的大量动载荷对井下杆柱产生有害的影响，杆柱遇到导致杆断的纵向弯曲，增加了油杆与油管的偏磨。综合上述分析认为，在地层供液能力有限的情况下，冲次和泵径偏大，液击工况的发生，也是油油杆断裂的一个主要原因。1．5蜡卡油井随