浅析抽油杆断裂原因分析与预防

代勇　钟新梅

摘 要：在众多影响油田生产的因素中抽油杆断裂是其中一个不可忽视的重要问题。抽油杆是抽油机井的细长杆件，上接光杆、下接抽油泵。一般情况下抽油杆的长度为7.6或8m。材質为高碳钢表面镀硬铬。在油管中使用内螺纹箍连接而成延伸至地下油层活塞处。通过反复运动来进行泵油。文章主要针对抽油杆断裂的原因进行分析，并且就预防抽油杆断裂进行了阐述，以期能够对预防抽油杆断裂起到一定的积极作用。

关键词：抽油杆断裂；原因分析；预防措施

引言

抽油杆是地面与地下油田设备相连接的重要结构部件，也是组成抽油系统的重要部位之一，同时也是油田抽油系统中十分容易出现故障的环节之一。在油田开采年限逐渐增加的基础上，抽油泵的深度不断增加，抽油杆的工作状态将会直接影响到抽油的工作效率。然而抽油杆断裂是影响抽油杆工作状态的重要因素之一。对抽油杆断裂的原因进行分析，同时有针对性的采取相应措施能够有效延长抽油杆的使用寿命，从而维护油田的正常生产。

1.抽油杆断裂的原因

1.1疲劳腐蚀

由于受到高含水油井中腐蚀性物质的影响，抽油杆的材质会受到腐蚀，进而缩短使用寿命。当抽油杆受到外界物体的碰撞、敲击导致弯曲后，抽油杆防腐表层容易脱落露出内部的基体金属。而抽油杆上外露的基体金属与腐蚀性的环境相接触会产生点蚀。点蚀部位会造成应力集中，从而产生疲劳腐蚀断裂[1]。在井眼轨迹中可以看出抽油杆在不同方向的变化。其在井眼中运动受力相对繁复，在承受拉应力的同时还要承受持续变化的弯曲应力，并且在反复上下运动过程中容易与油管、最大倾角出现偏磨，从而导致抽油杆或接箍出发生断裂[2]。

1.2制造缺陷

抽油杆在制造缺陷主要表现在以下几个方面：螺纹的精度没有达到标准。在处理抽油杆头部的时候方式不当，导致热影响区的拉伸疲劳极限降低。在进行加热淬火由于加热速度过慢，导致抽油杆部件表面脱碳并且形成氧化皮，降低疲劳强度。热影响区与弯曲应力等因素在抽油杆颈部的体现最为明显，因此由于制造缺陷所导致的抽油杆断裂一般都是出现在颈部附近。

1.3长超期使用

在油田开采年限逐渐增加的基础上，抽油泵的深度不断增加，抽油杆的工作状态将会直接影响到抽油的工作效率。以抽油机6次/min的频率来计算，抽油杆的最短疲劳寿命在3.2年左右。伴随着抽油杆在工作时期上下反复交替，承受的荷载从小至大重复变化。疲劳裂纹开始出现在抽油杆外表应力最为集中的地方。并且随着运行次数的增多，将会逐渐往直径方向扩张。承载面积变小，应力也会相应增加，从而又导致裂纹扩展。因此当抽油杆超过安全使用期限时，抽油杆表面十分容易断裂。

1.4运输抽油杆不当

抽油杆的外层状态会直接影响其使用状态。如果抽油杆在出厂后如果在运输或存储方面出现问题会导致抽油杆表面形成应力集中区。将弯曲的抽油杆校直还会在抽油杆表面上残留张应力与压应力，这些张、压应力会在抽油杆表面形成细微的裂缝，从而导致应力更加集中。在运输过程中抽油杆被撞击或与尖锐物体接触后所产生的凹痕与缺口也会形成应力集中。

2.预防抽油杆断裂对策

2.1使用超高强度抽油杆

针对应力不足而导致的抽油杆断裂直接、快捷的预防方式就是强化抽油杆的强度，使用超高强度的抽油杆。通常情况下超高强度的抽油杆相对于D级抽油杆的强度高出30%，可以再深井、大泵井中工作。例如H级的超高强度抽油杆可以承受1020兆帕的抗拉强度，能够有效减少抽油杆断裂的出现[3]。

2.2合理设计杆柱组合

通常情况下抽油杆杆柱组合强度不够时就会导致抽油杆偏磨破坏与杆脱。为了避免这一现象可以适当强化强度。抽油杆组合要选择适中，强度过大不仅会多用材料，还会导致抽油机工作效率降低。在设计抽油杆杆柱时要严格控制其材料、直径与长度的配合。

2.3使用旋转扶正器

旋转扶正器可以有效降低抽油杆的偏磨。在抽油杆上安装旋转扶正器，可以避免抽油杆与油管直接接触摩擦，能够在一定程度上释放扭力，改善抽油杆的工作状态，从而降低抽油杆断裂的情况。

2.4增加缓蚀阻垢剂

为了预防抽油杆出现偏磨腐蚀可以向套管中增加缓蚀阻垢剂来预防套管腐蚀，结垢。缓蚀阻垢剂中的缓蚀成分是极性与非极性基团通过不同的排列组合而形成的保护膜，可以起到明显的缓蚀作用。缓蚀阻垢剂中的阻垢成分经过络合可以形成可溶性络合离子，抑制套管中沉淀的出现。另外，在晶体变形逐渐变为晶体垢的过程中添加了缓蚀阻垢剂能够抑制晶体增大。因此可以看出，增加缓蚀阻垢剂可以有效防止抽油杆偏磨腐蚀。

3.结束语

抽油杆断裂是抽油机在正常工作时出现的主要故障之一。当抽油杆出现断裂时不仅大大增加了油田井下作业的施工量，还会使得油田工作效率大大降低，进而降低企业的经济效益，。因此在油田开发过程中要着重注意抽油杆断裂这一现象，从实际出现提高抽油杆生产使用技术，预防抽油杆断裂，从而减少抽油杆断裂带来的经济损失。

参考文献：

[1]王倩，任向海，彭振华.塔河油田抽油杆断裂原因分析及防治[J].内蒙古石油化工，2013，（15）：74-76.

[2]高庆云.阿塞拜疆K&K油田机采井抽油杆断脱原因分析与防治对策[J].石油天然气学报，2012，（09）：319-321+325+1.

[3]杨东林.关于抽油杆断裂原因及预防措施[J].中国石油和化工标准与质量，2012，（06）：289+292.

作者简介：代勇（1983-），男，汉族，四川德阳人，本科，毕业于西南石油大学，单位：四川威德福石化装备有限责任公司成都分公司，研究方向：游梁式抽油机、抽油杆、接箍。