液压式抽油井光杆冷矫直器的研制与应用

李永忠张浩苟基华曾志强（.新疆油田采油一厂，新疆克拉玛依8000；.克拉玛依红山油田有限责任公司，新疆克拉玛依8000；.新疆油田百口泉采油厂，新疆克拉玛依8000；.新疆油田风城作业区，新疆克拉玛依8000）

液压式抽油井光杆冷矫直器的研制与应用

李永忠1张浩2苟基华3曾志强4（1.新疆油田采油一厂，新疆克拉玛依834000；2.克拉玛依红山油田有限责任公司，新疆克拉玛依834000；3.新疆油田百口泉采油厂，新疆克拉玛依834000；4.新疆油田风城作业区，新疆克拉玛依834000）

为了减少修井费用，提高工作效率，我们研制了液压式抽油井光杆冷矫直器，经过近一年的现场应用取得了良好的应用效果。液压式抽油机光杆校正器于2011年9月获得国家专利，专利号ZL201120119203.4。

液压；光杆；矫直

前言

目前，在油田生产过程中，经常会出现抽油井光杆被驴头砸弯的现象，需要提交修井措施或者用人力拉直，修井作业成本高，工作量大，而人力矫直效果不好，安全性不高，并且还会对光杆造成二次伤害，为了减少维修费用，提高工作效率我们研制了液压式抽油井光杆冷矫直器，并于2011年取得国家实用新型专利授权。目前液压式抽油井光杆冷矫直器已在新疆油公司采油一厂、风城油田作业区推广使用，取得了良好的应用效果。

一、现状分析

采油一厂J131作业区采油方式为蒸汽驱，原油粘度为（0.934），原油粘度高、含砂量大，经常发生光杆被驴头砸弯的现象，2010年平均每周需要矫直光杆数量为1.7根，目前光杆弯曲主要采取小修作业更换，对于弯曲程度小的光杆采取人工矫直，目前使用的抽油机光杆矫直装置是采用机械加压顶进方式或人力拉直的方法进行光杆矫直，机械加压顶进方式矫直光杆，使用长度为1.5m的加力杆，由于加力杆长，操作力矩大，操作过程中工具还会在光杆上转动，在高处作业容易发生操作人员跌落的危险；人力拉直矫直光杆需要多人用绳索进行拉拽，费时费力，并且不容易定位，容易将光杆别处再次拉弯。这两种方法在光杆弯曲程度过大时由于光杆受力旋转，就无法进行矫直。当矫直工作无效时，需要提交修井措施，进行油井小修作业更换光杆。

二、液压式抽油井光杆冷矫直器的设计及工作原理

1.液压式抽油井光杆冷矫直器强度设计

首先根据稠油开采常用的φ25mm光杆进行设计，φ25mm优质合金钢光杆，强度等级HL，屈服强度Rel〔σ〕≥795MPa。为了减小液压式抽油井光杆冷矫直器整体尺寸，设计最小矫直距离20 cm，最大矫直距离48cm，中间U型卡长度8cm。

最小矫直力臂L=（20-8）/2=6 cm

截面系数W=πd3/32=3.14×2.53/32=1.53cm3

最大弯矩M=W×σ=1.53×7950=12189kg·cm

由M=NL得出N=M/L=12189/6=2032kg

由此得出液压千斤矫直最大负荷为2吨左右，根据减小操作力矩原则选择液压千斤最大负荷5吨，勾状拉杆设计最大负荷7吨，支架最大负荷10吨。

2.液压式抽油井光杆冷矫直器的结构设计

采取了液压千斤为动力，对支架设计了调节槽用于调节钩状拉杆的操作宽度，最小宽度设计为20厘米，钩状拉杆设计为长度可调，便于矫直不同程度弯曲的光杆，为确保可顺利将光杆卡入U型槽防止工具在操作过程中在光杆上转动，设计U型槽底部为直径26mm，长度8cm，U型卡上设计了顶紧螺丝，能够将液压式抽油井光杆冷矫直器将固定在光杆上。

3.液压式抽油井光杆冷矫直器的工作原理

矫直光杆时将U形卡通过顶紧螺丝将液压式抽油井光杆冷矫直器固定在光杆弯曲部位，防止操作过程中工具掉落，由于U形卡的槽宽和光杆直径接近，并具有一定宽度，光杆弯曲部位卡入U形卡后可以防止矫直过程中工具在光杆上转动，矫直不同弯曲程度的光杆只需要调整两钩状拉杆的丝杆长度和距离至合适的位置即可，液压式抽油井光杆冷矫直器采用液压为动力，通过两端的钩状拉杆和U形卡产生的反作用力，将光杆矫直。

三、液压式抽油井光杆冷矫直器的现场应用

液压式抽油井光杆冷矫直器2011年10月在采油一厂投入现场使用，2012年3月风城油田作业区生产技术科对此工具召开了现场技术交流会，液压式抽油井光杆冷矫直器得到风城油田作业区专业技术人员的一致好评，并在风城油田作业区进行了推广应用。截止2012年4月已在采油一厂和风城油田作业区矫直光杆38根，通过现场应用证明液压式抽油井光杆冷矫直器设计结构合理，对于弯曲角度不大的光杆，单人20分钟即可完成矫直，对于光杆多处弯曲本该修井更换的光杆，1小时内可完成矫直。

四、应用效果分析

1.经济效益

更换光杆修井最低标次计0.8标准井次/井次，每标准井次价格3600元/标准井次，2012年3-4月已在采油一厂和风城油田作业区矫直光杆38根，减去光杆矫直器制作成本1260元，共节约井下作业费用10.8万元。

节约费用=0.8*38*3600/10000-1260=10.8万元

2.社会效益

液压式抽油井光杆冷矫直器采用液压装置驱动，可准确对弯曲光杆进行矫直，降低劳动强度，提高工作效率，提高可防止操作过程人员从井口跌落，防止矫直光杆过程中对光杆造成二次损伤，可以减少油井停产时间，提高开井时率，减少修井作业费用，在油田生产中具有广泛的推广意义。

五、结语

液压光杆冷矫直器设计结构合理，采用液压为动力，单人即可完成光杆的矫直工作，大大提高了工作效率，操作中可防止防止工具在光杆上转动，经现场实验对弯曲程度小于60度的光杆都可有效矫直，可以减少油井停产时间，提高开井时率，减少修井作业费用，矫直一根光杆就可收回液压光杆冷矫直器的加工成本，在油田生产中具有广泛的推广意义。