抽油杆断脱治理技术探讨

2016-03-14胡光运吴义贺长庆油田分公司第五采油厂陕西榆林719000

化工管理 2016年30期

关键词：杆体油杆油管

胡光运　吴义贺（长庆油田分公司第五采油厂，陕西　榆林　719000）

抽油杆断脱治理技术探讨

胡光运吴义贺（长庆油田分公司第五采油厂，陕西榆林719000）

本文分析了造成抽油杆断脱的主要原因，并针对机械磨损、锻造热影响区、化学腐蚀等影响因素提出相应的治理措施。

抽油杆；断脱；原因分析；治理措施

国内各大油田在油田日常生产管理中采用杆泵机械采油时，常常为水平井、定向斜井抽油杆偏磨、老化及断脱等问题所困扰，抽油杆断脱影响着油田的正常生产，不仅降低了生产单位的采油时率，抽油杆断脱的部分落入泵筒底部可能损坏油管与抽油泵，这样一来无疑增加了工作量与采油成本。针对抽油杆断脱问题需要油田根据现场的考察情况，找出造成断脱的原因后提出相应的治理措施。

1　造成抽油杆断脱的主要原因分析

油田生产中常使用的抽油杆包括常规钢抽油杆、超高强度抽油杆、玻璃钢抽油杆等几种类型，它们在使用过程中各有优势但均不能有效避免断脱现象的发生。

1．1机械磨损

直井下冲和斜井偏磨都会造成抽油杆机械磨损，直井抽油杆下冲程过程中抽油杆自身及液柱将对悬点位置产生向下的拉力，前半冲程产生向上的惯性力和摩擦力会随着冲次、液体粘度的增加而增大，进入下冲程时抽油杆则会因为受到这些联合应力的共同作用发生纵向弯曲，弯曲的抽油杆与油管管壁的接触面积增大、摩擦阻力增强将使管杆因偏磨受损。井斜引起的机械磨损是由于抽油杆进入井筒后发生弯曲，其综合重力在水平方向产生一个分力作用于油管内壁，相当于对油管内壁产生了一个正压力，在压力的作用下抽油杆与受水平分力一侧的油管内壁接触而产生磨损。

1.2锻造热影响区

金属质地的抽油杆在制造过程中涉及到锻炼、焊接等工序，杆的两端凸缘一般采用墩锻工艺制造，加热过程温度过高或过低都可能引起外螺纹接头端面的抽油杆杆体部分，即热影响区的杆体组织的晶粒增大，导致杆体的塑性形变从而产生较高的残余拉应力，降低杆体垂向的机械性能（强度、韧性等）。

1.3化学腐蚀

油井开发的中后期出液中往往是含水的，水中往往包含了CO32-、HCO3-、SO42-、CO2、H2S等腐蚀介质，复杂化学成分的腐蚀介质在与抽油杆的长期接触过程中对其产生化学性腐蚀破坏。例如，水中游离的CO2与H2O发生酸性反应所生成的H+离子将产生氢去极化腐蚀，该类腐蚀作用属电化学作用，生产易溶的腐蚀产物使得抽油杆金属表面失去保护膜。化学腐蚀作用下抽油杆表面将沉淀出疏松垢层，腐蚀作用集中于表层破坏部位而形成凹口，在应力的集中作用下腐蚀凹口最易发生断裂。

2　抽油杆断脱的有效治理技术

2.1降低抽油杆的机械磨损

通过前文的分析我们知道抽油杆的机械磨损现象主要是由于其与油管内壁发生了摩擦作用，针对偏磨作用所产生的机械磨损我们可以采取下加重杆、装抽油杆扶正器等方法控制杆柱的弯曲程度。扶正器在材料可以选用增强尼龙、聚四氟乙烯等，固定方式上采用三点固定，加固位置主要根据井下杆柱的分段受力及悬点载荷等的计算结果来确定。此外，在井口安装旋转井口装置，定期对井下油管柱旋转一定角度以实现抽油杆与油管的均匀磨损，将对管杆磨损及抽油泵的磨损起到减缓作用。

2.2提高抽油杆自身物理性能

抽油杆自身的机械性能与抽油杆的原材料选用、杆柱设计及加工制造工艺等有密切的关系，抽油杆的设计在承受应力计算方面需考虑超负荷工作工情况，加大耐久承受的极限值，另一方面还需要将抽油杆发生弯曲时其凸侧需承受的附加拉应力纳入设计的考虑范畴，设计的横截面平均应力值要计算需要承受的附加拉应力。此外，加工制造工艺方面需要注意热处理工艺的质量控制，锻造时的在温度控制上需要通过反复的试验，测试不同温度锻炼条件下的杆体韧性与强度，将锻炼温度设定为不易破坏抽油杆材料组织的范围内，以保证抽油杆的金相组织的完整性与使用性能。

2.3提高抽油杆防腐能力

抽油杆热影响区的机械性能本身就相对较差，在石油的开采过程中抽油杆始终处于拉、弯、压、扭的动态作用中，反复的机械磨损形成的相对薄弱部位在腐蚀作用下极易发生断脱。为预防因腐蚀作用而加速的抽油杆断脱，可通过在抽油杆表面喷涂防腐涂层，如防腐聚脲涂料，增加抽油杆的耐蚀性。此外，在油井井筒内加入缓蚀剂也是遏制腐蚀作用的重要手段，该方法的作用机理是利用缓蚀剂与抽油杆表面金属的化学吸附作用，在抽油杆表面形成反应膜以隔离腐蚀介质，达到保护抽油杆金属的效果。