液壓式抽油井光桿冷矯直器的研制與應用

李永忠張浩茍基華曾志強（.新疆油田采油一廠，新疆克拉瑪依8000；.克拉瑪依紅山油田有限責任公司，新疆克拉瑪依8000；.新疆油田百口泉采油廠，新疆克拉瑪依8000；.新疆油田風城作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依8000）

液壓式抽油井光桿冷矯直器的研制與應用

李永忠1張浩2茍基華3曾志強4（1.新疆油田采油一廠，新疆克拉瑪依834000；2.克拉瑪依紅山油田有限責任公司，新疆克拉瑪依834000；3.新疆油田百口泉采油廠，新疆克拉瑪依834000；4.新疆油田風城作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000）

為了減少修井費用，提高工作效率，我們研制了液壓式抽油井光桿冷矯直器，經(jīng)過近一年的現(xiàn)場應用取得了良好的應用效果。液壓式抽油機光桿校正器于2011年9月獲得國家專利，專利號ZL201120119203.4。

液壓；光桿；矯直

前言

目前，在油田生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)抽油井光桿被驢頭砸彎的現(xiàn)象，需要提交修井措施或者用人力拉直，修井作業(yè)成本高，工作量大，而人力矯直效果不好，安全性不高，并且還會對光桿造成二次傷害，為了減少維修費用，提高工作效率我們研制了液壓式抽油井光桿冷矯直器，并于2011年取得國家實用新型專利授權(quán)。目前液壓式抽油井光桿冷矯直器已在新疆油公司采油一廠、風城油田作業(yè)區(qū)推廣使用，取得了良好的應用效果。

一、現(xiàn)狀分析

采油一廠J131作業(yè)區(qū)采油方式為蒸汽驅(qū)，原油粘度為（0.934），原油粘度高、含砂量大，經(jīng)常發(fā)生光桿被驢頭砸彎的現(xiàn)象，2010年平均每周需要矯直光桿數(shù)量為1.7根，目前光桿彎曲主要采取小修作業(yè)更換，對于彎曲程度小的光桿采取人工矯直，目前使用的抽油機光桿矯直裝置是采用機械加壓頂進方式或人力拉直的方法進行光桿矯直，機械加壓頂進方式矯直光桿，使用長度為1.5m的加力桿，由于加力桿長，操作力矩大，操作過程中工具還會在光桿上轉(zhuǎn)動，在高處作業(yè)容易發(fā)生操作人員跌落的危險；人力拉直矯直光桿需要多人用繩索進行拉拽，費時費力，并且不容易定位，容易將光桿別處再次拉彎。這兩種方法在光桿彎曲程度過大時由于光桿受力旋轉(zhuǎn)，就無法進行矯直。當矯直工作無效時，需要提交修井措施，進行油井小修作業(yè)更換光桿。

二、液壓式抽油井光桿冷矯直器的設計及工作原理

1.液壓式抽油井光桿冷矯直器強度設計

首先根據(jù)稠油開采常用的φ25mm光桿進行設計，φ25mm優(yōu)質(zhì)合金鋼光桿，強度等級HL，屈服強度Rel〔σ〕≥795MPa。為了減小液壓式抽油井光桿冷矯直器整體尺寸，設計最小矯直距離20 cm，最大矯直距離48cm，中間U型卡長度8cm。

最小矯直力臂L=（20-8）/2=6 cm

截面系數(shù)W=πd3/32=3.14×2.53/32=1.53cm3

最大彎矩M=W×σ=1.53×7950=12189kg·cm

由M=NL得出N=M/L=12189/6=2032kg

由此得出液壓千斤矯直最大負荷為2噸左右，根據(jù)減小操作力矩原則選擇液壓千斤最大負荷5噸，勾狀拉桿設計最大負荷7噸，支架最大負荷10噸。

2.液壓式抽油井光桿冷矯直器的結(jié)構(gòu)設計

采取了液壓千斤為動力，對支架設計了調(diào)節(jié)槽用于調(diào)節(jié)鉤狀拉桿的操作寬度，最小寬度設計為20厘米，鉤狀拉桿設計為長度可調(diào)，便于矯直不同程度彎曲的光桿，為確保可順利將光桿卡入U型槽防止工具在操作過程中在光桿上轉(zhuǎn)動，設計U型槽底部為直徑26mm，長度8cm，U型卡上設計了頂緊螺絲，能夠?qū)⒁簤菏匠橛途鈼U冷矯直器將固定在光桿上。

3.液壓式抽油井光桿冷矯直器的工作原理

矯直光桿時將U形卡通過頂緊螺絲將液壓式抽油井光桿冷矯直器固定在光桿彎曲部位，防止操作過程中工具掉落，由于U形卡的槽寬和光桿直徑接近，并具有一定寬度，光桿彎曲部位卡入U形卡后可以防止矯直過程中工具在光桿上轉(zhuǎn)動，矯直不同彎曲程度的光桿只需要調(diào)整兩鉤狀拉桿的絲桿長度和距離至合適的位置即可，液壓式抽油井光桿冷矯直器采用液壓為動力，通過兩端的鉤狀拉桿和U形卡產(chǎn)生的反作用力，將光桿矯直。

三、液壓式抽油井光桿冷矯直器的現(xiàn)場應用

液壓式抽油井光桿冷矯直器2011年10月在采油一廠投入現(xiàn)場使用，2012年3月風城油田作業(yè)區(qū)生產(chǎn)技術科對此工具召開了現(xiàn)場技術交流會，液壓式抽油井光桿冷矯直器得到風城油田作業(yè)區(qū)專業(yè)技術人員的一致好評，并在風城油田作業(yè)區(qū)進行了推廣應用。截止2012年4月已在采油一廠和風城油田作業(yè)區(qū)矯直光桿38根，通過現(xiàn)場應用證明液壓式抽油井光桿冷矯直器設計結(jié)構(gòu)合理，對于彎曲角度不大的光桿，單人20分鐘即可完成矯直，對于光桿多處彎曲本該修井更換的光桿，1小時內(nèi)可完成矯直。

四、應用效果分析

1.經(jīng)濟效益

更換光桿修井最低標次計0.8標準井次/井次，每標準井次價格3600元/標準井次，2012年3-4月已在采油一廠和風城油田作業(yè)區(qū)矯直光桿38根，減去光桿矯直器制作成本1260元，共節(jié)約井下作業(yè)費用10.8萬元。

節(jié)約費用=0.8*38*3600/10000-1260=10.8萬元

2.社會效益

液壓式抽油井光桿冷矯直器采用液壓裝置驅(qū)動，可準確對彎曲光桿進行矯直，降低勞動強度，提高工作效率，提高可防止操作過程人員從井口跌落，防止矯直光桿過程中對光桿造成二次損傷，可以減少油井停產(chǎn)時間，提高開井時率，減少修井作業(yè)費用，在油田生產(chǎn)中具有廣泛的推廣意義。

五、結(jié)語

液壓光桿冷矯直器設計結(jié)構(gòu)合理，采用液壓為動力，單人即可完成光桿的矯直工作，大大提高了工作效率，操作中可防止防止工具在光桿上轉(zhuǎn)動，經(jīng)現(xiàn)場實驗對彎曲程度小于60度的光桿都可有效矯直，可以減少油井停產(chǎn)時間，提高開井時率，減少修井作業(yè)費用，矯直一根光桿就可收回液壓光桿冷矯直器的加工成本，在油田生產(chǎn)中具有廣泛的推廣意義。