机采井抽油杆断脱原因及预防措施

彭群丽

(鲁明济北公司,山东济南 251404)

机采井抽油杆断脱原因及预防措施

彭群丽

(鲁明济北公司,山东济南 251404)

抽油杆断脱造成的井下作业工作量在油田开发后期占相当大的比重，作业成本逐年上升，严重影响企业的经济效益。加大技术投入和强化过程管理，减少抽油杆断脱，已成为提高井下作业质量的必由之路。

抽油杆断脱 偏磨 疲劳 腐蚀 预防措施

1 抽油杆断脱原因分析

根据对抽油杆断脱情况的分析，我们对抽油杆偏磨的原因进行了总结，主要受以下几个方面的影响：

1.1 工作方式的影响

（1）抽油杆弯曲与油管偏磨：抽油杆弯曲产生于下冲程。下冲程时，抽油杆受下面几种方向朝上的载荷：1）惯性力影响。2）杆摩擦阻力。3）杆受的浮力。4）衬套与柱塞间半干摩擦力。5）液体通过游动阀产生的阻力。导致抽油杆下部受压，中和点以下抽油杆产生纵向弯曲。（2）油管弯曲与抽油杆磨损：抽油杆上冲程时，固定凡尔打开，游动凡尔关闭，液柱载荷转移到柱塞，柱塞上部压力大于下部压力，油管缩短，油管内外压差大，泵到中和点区的油管受压。当压力大于14900～22400N时，油管产生弯曲，在低液面的井，弯曲更为严重。因此，上冲程杆直管弯，下冲程杆弯管直。

1.2 井斜的影响

对于直井，由于目前钻井技术的限制，在钻井过程中，随着钻井深度的增加，钻头与井口的同心度变差，从纵向上看井筒成为一条弯曲扭转的线条，即出现自然井斜，由此造成杆管磨损。对于下入斜井段或经过拐点部位的抽油井，抽油杆与油管必然发生摩擦，导致杆管磨损。管杆随套管井眼轨迹弯曲，斜度越大，管杆磨损越严重。

1.3 机采井座封的影响

当生产管柱有机械封隔器时，机械封隔器坐封需要一定的坐封力，坐封力会导致管柱弯曲，在生产过程中弯曲段油管与抽油杆产生磨损，坐封力越大油管弯曲度越大，杆管偏磨也就越严重,从而降低了抽油杆的寿命。

1.4 生产参数的影响

在发生偏磨的有杆泵井中，抽油机的冲程和冲次大小对杆管的偏磨影响较大。冲次越高，相同工作时间内偏磨的次数就越多，磨损时的相对运动速度也就越大。

1.5 高含水率的影响

产出液含水越高，偏磨越严重。原因是产出液含水率低时，管杆摩擦面处于良好的油润滑状态，动摩擦因数较小，磨损较轻；当产出液含水高时，管杆摩擦处于水润滑状态，动摩擦因数大大增加，加快了管杆磨损。

2013年1月份以来抽油杆断脱的井中含水大于90%的井有20口，高含水的影响加剧了公司油井杆管的磨损。

1.6 下井杆柱质量得不到保证

由于成本问题，对损坏的杆常采用更换复新杆的方法，由于复新杆在质量上得不到保证，杆在抗偏磨，抗腐蚀能力上降低。与此同时，由于责任心不够下井抽油杆质量得不到保证从而加快了抽油杆的断脱。

2 抽油杆断脱的预防措施

2.1 对偏磨井下防磨扶正器

安装抽油杆扶正器，可使抽油杆处于油管中心，不直接与油管接触，减少抽油杆与油管的磨损。

2.2 抽油杆尾部使用加重杆

采取下加重杆的方法，防止下行程时抽油杆柱弯曲，避免抽油杆与油管内壁的磨损，减少抽油杆断脱事故。实际作业施工中，通常采用下100-200米加重杆。

对低沉没度井（50-100m，尤其低于50m时），容易产生液击现象而导致杆断，因此，要调小抽油参数或采取间抽模式，以保证抽油杆在允许的应力范围内工作。对大沉没度井上提泵挂，减轻杆管负荷来预防断脱。泵挂尽可能调至“狗腿”或造斜点之上。

2013年1月至今对大沉没度井共实施上提泵挂4井次，但仍有部分井沉没度过大，下步我们在保持合理沉没度的情况下将泵挂上提，降低杆管的磨损程度，同时通过合理注采调配来保持动液面的稳定以改善降低杆管的受力状况。

2.3 采用高强度抽油杆

为提高抽油杆的抗弯强度、抗拉强度、耐磨强度，防止下冲程抽油杆下部产生纵向弯曲达到防治杆管偏磨和疲劳断脱，对于偏磨严重的井应采用高强度抽油杆。

2.4 科学设计抽油参数

在满足集输压力的条件下，井口回压不应过高或经常大幅度剧烈变化，否则不仅增加杆柱载荷，而且会加剧杆、管的偏磨。另外，应选择油井合理的抽油参数，确定合理的泵径、泵深、冲程、冲次，使抽油杆处于良好的状态。特别在油井比较深的条件下，应采用长冲程、低冲次、小泵径的参数配合，尽量减少振动和惯性载荷，以达到减轻杆管偏磨和杆柱载荷的目的。采油井供液能力发生变化，要及时调整抽油参数，保证杆管在合理的状态下运行。

2.5 建立抽油杆档案

制定抽油杆管理和操作制度，建立每口井抽油杆的档案，对抽油杆结蜡、弯曲、偏磨、断脱位置和断口形状等详细记录，为下步工作提供参考依据。同时规定抽油杆服役期限，定期更换抽油杆，更换后回收的抽油杆要进行清洗、检测、分选、打捆、防腐处理以备后用。

2.6 加强作业监督，确保下井杆管质量

为防止作业队现场出现违规违章现象，必须加强作业监督，确保下井杆管质量。对作业过程中的一些重点工序，作业监督人员必须现场严格把关。2006年我们队调整作业监督班子实行全天候现场监督把关，不让任何有问题的杆管泵下井，坚决制止违章作业。例如我们在作业现场发现XI52-213(2006.7.2)完井管柱涂抹密封脂不均匀等现象都及时予以制止，并当场令作业队整改。

2.7 加强生产维护管理

采油队要加强油井的热洗和加药工作，制定合理的热洗和加药周期；提高采油时率，防止因停井时间过长而引起开井负荷增大，造成杆断脱。

根据现场情况，对结蜡及腐蚀井，分别对管柱上添加了防蜡管及阴极保护器等井下工具。

3 结论与认识

（1）抽油杆断脱主要原因是偏磨。（2）对偏磨井可采用下防磨扶正器、抽油杆尾部使用加重杆、对大沉没度井上提泵挂、采用高强度抽油杆和简化管柱组合等综合治理措施。（3）对疲劳断脱的井应进行定期更换和采用高强度抽油杆。（4）在管理上加强采油队热洗清蜡工作，规范作业队操作规程和标准，加强作业监督，建立科学的抽油杆使用管理制度，可有效增加抽油杆使用寿命。

[1]李风海.抽油杆断脱机理分析及防断脱技术的应用.

[2]万仁福.采油工程手册（上）[M].北京：石油工业出版社，2000.