馮學敏

【摘 要】在油田開發(fā)生產(chǎn)中，抽油機井抽油桿的斷脫是影響生產(chǎn)的重要原因，通過對油田抽油桿斷脫原因進行分析研究，提出預防抽油桿斷脫的預防對策方法，延長抽油桿的使用壽命，保證油井的正常生產(chǎn)。

【關鍵詞】抽油桿；斷脫；防斷脫技術；預防對策

抽油桿是有桿抽油設備的重要部件，它將抽油機動力傳遞給井下抽油泵。抽油桿的疲勞強度和使用壽命決定和影響著整套抽油設備。油田有桿抽油井在機械采油中約占92%之多，隨著油田開采年限的增長，下泵深度不斷加深，由抽油桿斷脫而造成的維護、措施作業(yè)井有上升趨勢。抽油桿斷脫事故嚴重影響了原油產(chǎn)量，增加了修井費用，提高了原油成本。

1、抽油機井桿斷脫原因分析

1.1疲勞造成的破壞

（1）抽油桿的工作環(huán)境差。在實際的工作過程中，抽油桿受到不對稱循環(huán)荷載的作用，桿的上部分所承受的具有抽油桿柱、液柱、慣性荷載等幾個方面的荷載綜合力。其次還受到抽油桿運動過程中的摩擦阻力、管柱和油管柱彈性所導致的振動荷載，液擊所產(chǎn)生的沖擊荷載，同時由于井斜的變化和螺紋不同心、懸繩器擺動等多方面的因素綜合導致的扭力等七個方面的荷載和力等。同時抽油桿柱的荷載要隨著開采深度的加深而持續(xù)加深，致使抽油桿下半部分的張應力轉換為了壓應力。導致了抽油桿彎曲，在一定程度上提升了扭力和摩擦力。加重了抽油桿下部分工作的負擔，同時由于抽油桿所承受的荷載是不對稱循環(huán)的，實際上中和點以下的抽油桿未加工的面積超過了85%，致使設備產(chǎn)生了多處的疲勞源。疲勞源的存在容易引發(fā)抽油桿的疲勞斷裂。

（2）抽油桿的強度不足。當前所使用的抽油桿強度一般使用無限壽命疲勞計算。實際上是將抽油桿的許用應力保持在疲勞極限以下，致使抽油桿在理論上而言工作循環(huán)的次數(shù)與實際工作的循環(huán)次數(shù)相比大了107次。那么抽油桿的實際應用過時也可以最大拉應力以及許用應力實現(xiàn)強度的比較和核查。

1.2桿柱組合設計不合理。由于桿柱設計不當，使桿柱實際應力超過其使用極限應力，導致局部桿超載斷裂，或在設計中加重桿過少，使下部小規(guī)格抽油桿在下行程中承受壓應力，變形后產(chǎn)生彎曲應力而斷裂。

1.3工作參數(shù)不匹配。統(tǒng)計分析2017年來76次井次抽油桿桿體斷裂井的工作參數(shù)，發(fā)現(xiàn)泵徑越大、沖次越快，抽油桿斷越頻繁。其主要原因是：泵徑增大、桿柱載荷增大；沖次越大，慣性載荷和沖擊載荷增大，同時桿柱隨交變載荷的頻度加大，增加了抽油的疲勞斷裂。

1.4抽油桿的腐蝕。腐蝕是抽油桿失效的主要因素之一。油井產(chǎn)出液綜合含水上升，導致產(chǎn)出水與管桿本體鐵接觸，產(chǎn)出介質的強腐蝕性導致腐蝕。偏磨表現(xiàn)在抽油機井的生產(chǎn)過程中；腐蝕是偏磨的催化劑，偏磨加劇腐蝕。

1.5抽油桿偏磨的原因分析。抽油桿斷脫井都有偏磨段，桿管偏磨主要是抽油桿柱下行程時遇到的阻力達到一定值后，抽油桿柱產(chǎn)生屈曲造成的，抽油桿工作時的往復運動，在傳遞力的過程中承受著各種載荷，各種載荷對抽油桿的作用比較復雜，上沖程時，抽油桿由于提升液體重量，使抽油桿與油管間不會產(chǎn)生大的摩擦；而下沖程情況則不同，軸向力和法向力作用于抽油桿―柱塞系統(tǒng)。

1.6沖次太高。統(tǒng)計桿斷井沖數(shù)高所占的比例較大，沖數(shù)過快，受改變運動方向的次數(shù)太多，說明隨著交變載荷增加，加劇了抽油桿疲勞狀態(tài)，動載荷增加，加大抽油桿的彎曲程度，增大了桿斷的機率。沖次越快，下部受壓桿越長，軸向壓力越大。對A井進行了桿柱運行過程中受力狀況測試，測試表明，沖次越小，桿柱在上下死點處所受的交變載荷和慣性載荷就越小，振動也就越??；沖次越大，桿柱受壓段越長（即受力的中和點上移）。所以在滿足生產(chǎn)要求前提下，沖數(shù)盡可能小。

2、抽油機井桿斷脫預防對策

2.1對抽油井系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。通過預測油井的產(chǎn)能，考慮一定的工作年限，合理確定下泵深度；從經(jīng)濟和技術方面進行綜合論證，在降低沖刺、改變抽油桿組合或采用玻璃鋼抽油桿和改變泵徑等方面，選出確實可行的方案。

2.2建立油井抽油桿檔案。抽油桿檔案可了解抽油桿的服役條件和累積工作時間，準確掌握使用壽命。抽油桿使用壽命一般為三年，三年服役期滿后，應更換整個抽油桿柱，防止新舊混用。

2.3建立嚴格的回收檢測、修復管理制度。對于抽油桿不僅僅要清洗分類、肉眼觀測，還需要對使用過的和更換的抽油桿進行表面缺陷、內(nèi)在質量和螺紋連接性能、抗拉強度等項目進行全面檢測。對可修復的缺陷進行修復，經(jīng)檢查和修復的合格抽油桿繼續(xù)下井使用，而對不合格的予以報廢。這不僅可以充分利用抽油桿，而且還會消除事故隱患，減少抽油桿斷脫率，降低躺井，為油田創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

2.4抽油桿斷脫及偏磨的防治策略。優(yōu)化機桿泵匹配的方案。通過對機桿泵匹配狀況的分析，在很大程度上降低了抽油桿柱的故障。通過適當放大抽油機型，放大抽油桿徑。提高泵徑或者泵筒的長度，降低沖次。強化油桿的老化分析，防止抽油桿斷裂事故。根據(jù)實際統(tǒng)計了解到，抽油桿的故障大約有15%發(fā)生概率，而有32%～47%將在七年后抽油桿概率。全井油桿中由于質量不合格導致了在油桿在使用不久后發(fā)生斷裂故障，抽油桿斷裂故障很大程度上是由于操作不當造成的。此外便是各種疲勞老化原因造成的。并且還應在下井前進行檢驗，在使用過程中實現(xiàn)規(guī)范的操作，以及后期損傷檢測和更換等三個過程控制。

2.5引進高強度的抽油桿。做好適用性試驗。首先，可使用玻璃鋼材質的抽油桿。玻璃鋼材質的抽油桿具有較高的強度，同時重量也不高，具有較好的彈性和耐腐蝕性，玻璃鋼油桿強度相比于同樣規(guī)格的D級桿較為相似，但重量僅為同規(guī)格D級桿的1/3，彈性模量是鋼桿的1/4～1/5，減少了抽油設備的負荷，最終提高了抽油桿的使用時間和壽命。

2.6提高防斷脫技術的應用。通過適當?shù)姆乐箶嗝摰募夹g，有效防止了在腐蝕環(huán)境下的抽油桿受到的腐蝕。當前油井的生產(chǎn)過程中，可增加緩蝕劑防止抽油桿的腐蝕。緩蝕劑的防腐蝕原理是根據(jù)緩蝕劑以及金屬表面的化學吸附，從而在金屬表面形成了堅固的反應膜，有效隔離了環(huán)境中的腐蝕介質，保護了設備中的金屬物質，防止了設備和系統(tǒng)的腐蝕。

2.7調(diào)整工作制度。抽油桿的受力狀況可以通過調(diào)整工作制度來實現(xiàn)，大沖程、小沖數(shù)、合理泵徑。如果連斜數(shù)據(jù)顯示其中下部井身結構不好，在條件允許的情況下，適當上提泵掛?；虿扇∥补芗颖孟卵b置結構，既起到防止油管蠕動的作用，又降低了泵吸入口深度。制定合理洗井周期。定量加除垢劑和在泵下加防垢塊。

2.8加強抽油桿管理

（1）新、舊桿統(tǒng)一實施分級管理。對抽油桿進行分級管理，統(tǒng)一分級規(guī)范。運用過的抽油桿通過清洗―除銹―探傷―修復并打上鋼印后分級存放。就是分尺寸、依照使用年限分級存放與應用。加強對含/高含硫化氫油井抽油桿管理通過嚴格檢查合格的才可以下井應用。對硫化氫含量>5000mg/m3的油井盡量應用全新抽油桿。

（2）增強抽油桿入井管理。增強對修井隊操作標準的管理，防止操作不當而引發(fā)的抽油桿、接箍損傷，減少由于人為損傷因素導致的抽油桿斷裂。

3、結語

總之，防止抽油桿的斷脫，是一項長期復雜的系統(tǒng)工種，需要油桿管理，作業(yè)施工、桿柱設計、配套工藝等多方面綜合治理才能取得較好的效果。在整個抽油桿斷裂因素分析和治理的過程中，要注重分析每一個步驟，預防抽油桿斷裂的產(chǎn)生，要加強管桿斷脫防治技術的研究，應用推廣新工藝、新技術，延長抽油桿使用壽命。

【參考文獻】

[1] 李向東.抽油桿斷脫原因及防治措施[J]. 今日科苑， 2010，（06）

[2] 王顯豐，佟雪松.抽油桿斷脫的原因及預防措施[J].化學工程與裝備，2009，（09）