胡十二塊抽油桿斷脫規(guī)律及治理

程文全

摘要：抽油桿斷脫是抽油井躺井主要原因，本文對(duì)抽油桿斷脫規(guī)律進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，以概率這一數(shù)據(jù)確定了易斷脫井的范圍及桿型號(hào)，重點(diǎn)從抽油桿受力及底部加重角度對(duì)斷脫機(jī)理進(jìn)行了分析，并就影響斷脫的各類因素針對(duì)性提出相應(yīng)的治理措施。

關(guān)鍵詞：斷脫規(guī)律;受力分析：斷脫機(jī)理：治理對(duì)策

2017年胡十二塊抽油機(jī)井平均開(kāi)井101口，占油井總數(shù)95%，一年來(lái)抽油井共躺井51井次，抽油桿問(wèn)題檢泵23井次，其中抽油桿斷16井次，脫扣7井次，各占總躺井?dāng)?shù)的31%和14%。因此研究抽油桿斷脫原因并采取針對(duì)性措施對(duì)于實(shí)現(xiàn)控躺目標(biāo)極其重要。

一、抽油桿斷脫規(guī)律研究

1.抽油桿斷裂規(guī)律研究

2017年胡十二塊抽油桿斷共16井次，其中偏磨腐蝕造成桿斷5井次，其余11井次為無(wú)井筒因素桿斷，下面從泵徑、桿柱位置兩方面進(jìn)行分析，不考慮抽油桿使用年限，旨在找到整體桿斷規(guī)律。

（1）按斷裂位置分

按抽油桿斷裂點(diǎn)占其整個(gè)抽油桿柱長(zhǎng)度的百分比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（以井口為0點(diǎn)），劃分4個(gè)階段（ 0-25%，2650%，51-75%，76-100%）：

可以看出，抽油桿斷裂多發(fā)生在中下部，主要集中在50-100%，占總井?dāng)?shù)78. 6%。

（2）按抽油桿型號(hào)分

根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)分析，抽油桿斷裂多發(fā)生在中下部，對(duì)應(yīng)抽油桿型號(hào)多為φ19mm、φ22mm：

2.抽油機(jī)脫扣規(guī)律研究

2017年共發(fā)生脫扣7井次，根據(jù)脫扣位置統(tǒng)計(jì)，集中在70-100%階段6井次，占總井次85.7%，在90-100%范圍1井次，占14.3%。

按抽油桿類型，從抽油桿柱自下而上的順序排列：

從表3可以看出，抽油桿脫扣多發(fā)生在φ19mm拉桿和加重桿部位，兩者占總井次的61. 2%。

二、抽油桿斷脫機(jī)理研究

1.抽油桿斷機(jī)理

（1）交變載荷影響

抽油桿工作時(shí)由于疲勞而發(fā)生破壞。據(jù)以上統(tǒng)計(jì)分析，抽油桿斷裂多發(fā)生在中下部，因此造成桿斷裂的主要原因是抽油桿承受交變載荷的作用，交變載荷是造成桿斷的內(nèi)因。

（2）外部條件影響

2.1質(zhì)量影響

目前抽油桿柱的設(shè)計(jì)，抽油桿上部的最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于其最小抗拉強(qiáng)度，因此對(duì)于發(fā)生在上部的（φ25mm桿）斷裂，主要受抽油桿質(zhì)量影響。

2.2偏磨腐蝕影響

抽油桿偏磨或腐蝕后，抽油桿有效截面積減小，抽油桿所受的應(yīng)力增加，同時(shí)由于截面積變化造成的油桿應(yīng)力集中也加劇了桿斷的發(fā)生。

2.抽油桿脫扣機(jī)理

抽油桿柱在下沖程過(guò)程中受沿抽油桿柱向上的壓力.會(huì)導(dǎo)致抽油桿柱中和點(diǎn)下的抽油桿柱發(fā)生彎曲，產(chǎn)生螺旋變形，一方面發(fā)生抽油桿柱和油管偏磨;另一方面產(chǎn)生的螺旋變形也會(huì)造成卸扣力，引起脫扣。主要作用力包括：

1.泵游動(dòng)閥的流體阻力

抽油桿下行時(shí)，流體通過(guò)柱塞游動(dòng)閥由于流道變小會(huì)產(chǎn)生壓降，產(chǎn)生向上的力，其大小主要與流體的運(yùn)動(dòng)粘度有關(guān)。

2.生產(chǎn)套壓和油套環(huán)空液面產(chǎn)生的沉沒(méi)壓力對(duì)抽油桿柱產(chǎn)生的壓力。

3.柱塞摩擦力產(chǎn)生的阻礙抽油桿柱下行的彎曲載荷。

三、防治措施探討

根據(jù)前面分析，要減少桿斷脫機(jī)率，應(yīng)做到“一類一策”，具體到單井做到“一井一策”。

1.合理底部加重

根據(jù)前面分析無(wú)論是桿斷還是桿脫，中和點(diǎn)以上桿都是易發(fā)部位，而努力減少中和點(diǎn)長(zhǎng)度，是行之有效的措施。

（1）加重量計(jì)算：根據(jù)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，理論計(jì)算方法計(jì)算抽油泵柱塞下行受壓力，計(jì)算值比實(shí)際載荷要小，誤差率為49%，因此在進(jìn)行柱塞受壓計(jì)算確定中和點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮一定的誤差，尤其是對(duì)出砂井、斜井、高粘油稠井上適當(dāng)加大加重量。

（2）加重方式選擇：加重方式選擇應(yīng)根據(jù)不同井原油物性、井筒條件，以最大限度減少中和點(diǎn)以下桿柱長(zhǎng)度為原則。

2.合理優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)不同井，根據(jù)供液能力，合理設(shè)計(jì)下泵深度及泵徑，綜合考慮以下因素：

（1）泵徑選擇：泵徑越大底部抽油桿因液柱載荷交變載荷越大，因此通過(guò)泵徑增大降低沖次時(shí)應(yīng)有針對(duì)性。

（2）泵深選擇：根據(jù)供液能力合理選擇，避免深抽液面隨泵走不增產(chǎn)問(wèn)題，同時(shí)在滿足生產(chǎn)前提下，應(yīng)盡量避開(kāi)嚴(yán)重井斜段。

（3）桿柱組合：逐步淘汰D級(jí)桿，目前對(duì)φ56mm泵全部應(yīng)采用H級(jí)抽油桿;對(duì)于泵掛較淺井采用φ25、22mm_級(jí)組合，減小下部桿應(yīng)力，提高抗疲勞破壞的能力。

（4）扶正設(shè)計(jì)：中和點(diǎn)以下桿易產(chǎn)生桿斷脫，因此應(yīng)考慮中和點(diǎn)以下桿使用扶正器，避免桿橫向彎曲引起的桿管間磨損，減小因彎曲產(chǎn)生的橫向力對(duì)桿的破壞，并避免抽油桿空間彎曲產(chǎn)生卸扣造成桿脫的機(jī)率。

3.合理優(yōu)化參數(shù)

在抽油機(jī)井生產(chǎn)參數(shù)中，沖次對(duì)生產(chǎn)具有重要影響，沖次過(guò)高增加載荷、加速疲勞損壞速度、加重桿管偏磨，不僅增大了桿斷脫機(jī)率，且增加了能耗。

（1）沖次下調(diào)方式

1.1供液能力相對(duì)較好井

①增大泵徑合理下調(diào)沖次：下調(diào)沖次幅度不宜過(guò)大，泵徑級(jí)別最多相差一個(gè)級(jí)別、泵掛適當(dāng)上提，因?yàn)榇蟊脧缴a(chǎn)下部桿所受交變載荷較大。

②換大機(jī)下調(diào)沖次：結(jié)合作業(yè)換大機(jī)，增大沖程，合理下調(diào)沖次，主要應(yīng)用于供液能力相對(duì)較好井。

1.2供液能力差井

對(duì)嚴(yán)重供液不足井，需沖次下調(diào)幅度大，通過(guò)增大泵徑上提泵掛或單一更換機(jī)型難以滿足要求。

（2）避開(kāi)沖次不利區(qū)

根據(jù)計(jì)算目前全廠油井生產(chǎn)參數(shù)及下泵深度，不會(huì)處于API所指沖程沖次不利區(qū)間，重點(diǎn)應(yīng)避免沖次與抽油桿固有頻率發(fā)生共振，增大載荷。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料，當(dāng)桿柱固有頻率是沖次的整數(shù)倍時(shí)易發(fā)生共振，因此在調(diào)整沖次時(shí)應(yīng)考慮這一因素。