抽油杆断脱原因剖析及防治措施探讨

李娟（80198800）王新(50306989)石宁(50307065)

前言

近几年，随着红井子作业区挖潜力度的不断加大，老区油杆老化、斜井偏磨、腐蚀等问题日益严重，新区泵挂深，平均泵挂为2100m，且部分结蜡严重，井下负荷大，使得油杆断脱井次不断增加，不仅困扰着油井的正常生产，而且增加了采油成本。2012年这一矛盾更加突出，通过对全区1-11月份抽油杆断脱情况的调查，抽油杆断、脱共计266井次，占1-11月份维护性作业总井次611的43.5%，其中抽油杆断裂144井次，占断脱总井次的54.1%，光杆断脱100井次，占断脱总井次的37.6%，抽油杆脱扣22井次，占断脱总井次的8.3%。

一、几种常见抽油杆类型及主要性能参数

1.常规钢抽油杆

常规钢抽油杆制造工艺简单，成本低，直径小，使用范围广，一般分为C级、D级、K级三个等级，一般经镦煅、整体热处理、外螺纹滚压加工，喷丸强化、油溶性涂料防护等工序，使其获得一定的抗疲劳和抗腐蚀疲劳的性能，目前红井子作业区的抽油杆在老区主要使用φ19mm和φ22mm两种尺寸的D级钢杆。

2.超高强度抽油杆

超高强度抽油杆承载能力比D级抽油杆提高20%左右，适用于深井、稠油井和大泵强采井，90年代以来北京巴威工贸总公司牟丰石油机械厂试制成功H级的超高强度抽油杆，平均抗拉强度提高到1020MPa。目前本区在新区全部使用H级抽油杆。

二、抽油杆断脱综合防治措施探讨

1.综合防治原则

抽油杆断脱的综合防治措施要以防杆断为重点，防治断脱相结合，采取综合技术措施和管理措施，实行区域性综合治理，力争在短期内见到整体治理效果。

2.综合防治措施

在油杆断脱治理工作上，开展以油杆断脱治理为主的四项技术研究，强化推广四项重点适用技术和加强抽油杆专业化管理为主的四项措施。

四项技术研究试验：

（1）强化油杆老化分析，预防断裂事故的发生。抽油杆故障频率分析

根据统计，本区油杆故障曲线为：

曲线表明，故障发生有两个高峰，一是2-3年内，故障率在15%左右，另一高峰在7年以后，故障率高达32-47%，第一高峰是油杆质量导致，全井油杆中个别质量不合格问题暴露，第二高峰是操作造成，以后便是各种原因疲劳老化造成，因此要做好：下井前检验+规范使用+后期损伤检测、更换三个过程的控制。

（2）继续推广使用高强度抽油杆和KD级防腐杆

高强度H级杆

用强度H级抽油杆代替同规格D级抽油杆，由于H级抽油杆比同规格D级抽油杆的强度高30%，在相同载荷条件下，疲劳寿命高两倍。

KD级防腐杆

KD级抽油杆，韧性好，抗拉强度高，具有承受重载、抵抗腐蚀的性能，既达到了APISpec11B最新版中D级抽油杆的机械性能，又能满足API标准中K级抽油杆的抗腐蚀性能。

（3）推广适用技术，遏止腐蚀影响

缓蚀剂防腐技术

目前，油井加入缓蚀剂是解决油井井筒和地面集输系统腐蚀的一种常用有效方法。其原理是通过缓蚀剂与金属表面的化学吸附，在金属表面形成牢固的表面反应膜，隔离腐蚀介质，达到保护金属，防止腐蚀发生的目的。

在腐蚀严重的井上试验点滴防腐工艺，影响液体防腐的关键问题是一次成膜后，后续管理难以连续微量加药“膜修复”补壳。点滴工艺由储药包和点滴器组成，缓蚀剂加在油管组成的存储器中，安置至花管下端，加药速度由进液口和出液口距离调节控制，单井加药量为0.3-0.4t/d，连续微量加入提高成膜防腐效果，减少经费投入（按一次加100口井年加注300升，每口井投入1500元，100口井年投入15万元），效益明显。

在一些老油田腐蚀严重井上试验KD级抽油杆，引进复合喷涂防腐抽油杆，该抽油杆采用红外技术涂层，能有效抑制高矿化度高硫腐蚀。

（4）深化防磨技术研究

在扩大和加强扶正杆生产基地建设技术的基础上，对扶正杆建议工序进一步研究，解决因接强度低和大斜井扶正块磨损快的问题，使扶正块的原材料由增强尼龙向聚四氟乙烯过渡，扶正块的固定由一点固定变为三点固定，提高扶正杆的使用寿命。

在油气院和有关科研单位的协助下，应用有杆泵抽油系统诊断及优化设计软件。对油井杆柱进行优化组合，合理匹配油井参数，进行油井故障诊断。通过该软件的使用，建立健全全厂斜井数据库，利用三维设计确定扶正器下井位置及使用数量，科学计算井下杆柱分段受力及悬点载荷情况，做到油杆断脱问题的科学诊断和提早预防。

四项重点推广技术

（1）万向防脱器防断脱技术

它可以做轴向360°旋转，还能做纵向自由弯曲，使得抽油杆柱在斜井段变成柔性体，有效的防止了杆管柱的硬磨擦，一般在斜井滑杆以上30米、造斜点以上80米处各下一个防脱器，以释放扭矩，防断脱。

（2）抽油杆底部加重技术

抽油泵在下冲程时，下端杆柱易受压产生弯曲，对杆柱寿命产生不利影响，为此采用抽油杆底部加重技术，加快柱塞入泵筒速度，有效减少下端杆柱应力，防止抽油杆疲劳断脱。

（3）固体防腐棒、锌阳极防腐短节防腐技术

通过在井筒投加固体防腐棒和尾管与花管之间安装锌阳极防腐短节可有效减缓油管杆的腐蚀速率。

（4）定向井扶正防磨技术

根据井眼轨迹，在定向井造斜位置下入华北光华产扶正器。并在检泵作业时对偏磨严重位置适当下入扶正器，调整杆柱组合。

三、结论与认识

1.影响油井抽油杆断脱的因素是相当复杂的，而且在同一口油井往往伴随着多种因素的并存，互相参透，同时作用。但最主要还是抽油杆的疲劳破坏、机械磨损、腐蚀破坏三个方面的原因。

2.抽油杆断脱问题的治理要坚持“以防杆断为重点，防治断脱相结合，采取综合措施，实施整体治理”的原则，开展抽油杆断脱治理工程。

[1]王鸿勋、张琪，《采油工艺原理》，石油工艺出版社，1989.

[2]胜利油田采油处《有杆泵采油工艺》.