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抽油桿防失穩(wěn)技術(shù)

文檔作者：于學(xué)信吳家松魏亞峰王觀華高恒超陳文秋黃偉文檔來源：勝利油田分公司采油工藝研究院			點(diǎn) 擊數(shù)：
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石 油機(jī)械
CHINA PETROLEUM MACHINERY 2011年第39卷第7期
●經(jīng)驗(yàn)集錦
抽油桿防失穩(wěn)技術(shù)
于學(xué)信 吳家松 魏亞峰 王觀華 高恒超 陳文秋 黃 偉
(勝利油田分公司采油工藝研究院)
摘要抽油桿的失穩(wěn)彎曲是造成抽油機(jī)井桿管偏磨與斷脫的直接原因之一，防止抽油桿失穩(wěn)
彎曲是解決抽油機(jī)井桿管偏磨的有效途徑。針對(duì)抽油桿失穩(wěn)彎曲，研究了抽油桿底部集中加重技
術(shù)及抽油桿緩沖補(bǔ)償技術(shù)。前者是在抽油桿底部采用防偏磨加重抽油桿降低中和點(diǎn)的位置以解決
抽油桿失穩(wěn)問題，后者則是采用抽油桿防失穩(wěn)補(bǔ)償器解決振動(dòng)載荷造成的桿管失穩(wěn)彎曲及桿管偏
磨問題?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該技術(shù)防偏磨效果較好，桿管偏磨井的檢泵周期明顯延長(zhǎng)。
關(guān)鍵詞 抽油機(jī)井 偏磨 防失穩(wěn) 加重抽油桿 補(bǔ)償器
0 引 言
油田進(jìn)入高含水開發(fā)期后，抽油機(jī)井抽油載荷
不斷增加，井液腐蝕及潤滑狀況不斷惡化，桿管偏
磨與斷脫問題越來越突出，造成油井頻繁作業(yè)及大
量管材、桿材的磨損報(bào)廢，機(jī)采效率越來越低，嚴(yán)
重制約著油田的正常生產(chǎn)。失穩(wěn)彎曲是造成抽油井
桿管偏磨與斷脫的直接原因之一。研究抽油桿防失
穩(wěn)技術(shù)對(duì)解決抽油井桿管偏磨問題，降低抽油成
本，提高機(jī)采效率等具有重要意義。
1 抽油桿失穩(wěn)原因分析
對(duì)于桿式抽油井，在上沖程時(shí)抽油桿帶著柱塞
上行，油管承受柱塞與襯套之間的摩擦力、井液浮
力、抽油桿與油管之間的摩擦力、液柱與油管之間
的摩擦力等方向向上的力? ，造成下部油管受壓，
當(dāng)壓應(yīng)力大于油管臨界載荷時(shí)，油管失穩(wěn)彎曲，桿
管接觸，造成桿管偏磨；下沖程時(shí)，抽油桿承受抽
油泵柱塞與襯套之間的摩擦力、抽油桿在井液中的
浮力、井液通過游動(dòng)閥時(shí)阻力、抽油桿與油管之間
的摩擦力等下行阻力 J，造成下部抽油桿受壓，
當(dāng)壓應(yīng)力大于抽油桿臨界載荷時(shí)，抽油桿失穩(wěn)彎
曲，桿管接觸，造成桿管偏磨。
抽油桿在抽油過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng) J。當(dāng)懸點(diǎn)
從下死點(diǎn)開始向上時(shí)，液柱載荷逐漸加到柱塞和抽
油桿柱上，隨著桿柱的向上運(yùn)動(dòng)，抽油桿柱就產(chǎn)生
振動(dòng)。同樣，當(dāng)驢頭從上死點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，同
樣也產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)載荷增大使抽油桿下部桿柱受
壓，當(dāng)彎曲載荷大于桿柱臨界載荷時(shí)，造成抽油桿
失穩(wěn)彎曲，桿管偏磨；同時(shí)由于振動(dòng)的存在，還造
成一個(gè)沖程多次磨損，這也加快了桿管的偏磨。
2 抽油桿防失穩(wěn)技術(shù)
抽油桿失穩(wěn)主要是由于抽油桿下行阻力大以及
振動(dòng)載荷的影響，所以要解決抽油桿失穩(wěn)彎曲，就
要克服抽油桿下行阻力，消除振動(dòng)的影響。
2．1 抽油桿集中加重防失穩(wěn)技術(shù)
抽油桿集中加重防失穩(wěn)技術(shù)就是在抽油桿底部
采用防偏磨加重抽油桿，以降低中和點(diǎn)的位置。
2．1．1 集中加重的必要性
抽油桿柱下行時(shí)，抽油泵泵筒對(duì)柱塞及井液對(duì)
活塞的阻力阻礙下部抽油桿柱的下行，造成下部抽
油桿柱失穩(wěn)彎曲、偏磨。這種情況在定向井中更為
嚴(yán)重，井斜使抽油桿柱下行動(dòng)力減小，摩擦阻力增
大，造成抽油桿柱緩下問題。
在井斜角不超過45。時(shí)，采用加重抽油桿可以
明顯增加抽油桿柱的下行動(dòng)力。普通加重抽油桿由
于是在受壓狀態(tài)推動(dòng)抽油泵活塞下行的，不能有效
地避免加重抽油桿的失穩(wěn)彎曲、偏磨問題。
2．1．2 集中加重抽油桿研制
為解決上述問題，研制了防偏磨集中加重抽油
桿。它主要由中心桿、加重外管和防磨滑套等組
成，外管套裝在中心桿外，防磨滑套套裝在外管
2011年 第39卷第7期 于學(xué)信等：抽油桿防失穩(wěn)技術(shù)
外，如圖1所示。
圖1 防偏磨集中加重抽油桿示意圖
1一中心桿；2一加重外管；3-防磨滑套；4-接箍。
將這種抽油桿安裝在抽油桿柱的最下端，抽油
時(shí)，中心桿承受載荷，外管起加重作用，中心桿受
拉扶正外管，提高了桿柱的穩(wěn)定性。同時(shí)外管的重
力通過上管壓下管的方式向下傳遞，集中加到抽油
泵活塞上，使抽油桿柱的中和點(diǎn)下移到抽油泵活塞
上，改善桿柱受力狀況，避免抽油泵活塞下行阻力
造成的下部抽油桿柱失穩(wěn)彎曲、桿管偏磨。
雙層結(jié)構(gòu)使加重抽油桿處于拉直狀態(tài)，可減小
加重抽油桿與油管的接觸壓力及摩擦阻力，增加抽
油桿柱下行動(dòng)力，防止下部抽油桿柱失穩(wěn)彎曲、斷
脫、偏磨。防磨滑套可防止加重抽油桿與油管的摩
擦與磨損。防偏磨集中加重抽油桿主要技術(shù)參數(shù)見
表1。
表1 防偏磨集中加重抽油桿主要技術(shù)參數(shù)
2．2 抽油桿緩沖補(bǔ)償防失穩(wěn)技術(shù)
緩沖補(bǔ)償防失穩(wěn)技術(shù)即采用抽油桿防失穩(wěn)補(bǔ)償
器，解決振動(dòng)載荷造成的桿柱失穩(wěn)彎曲及桿管偏磨
問題。
抽油桿防失穩(wěn)補(bǔ)償器由上接頭、中心桿、外筒
和下接頭組成，見圖2。上接頭下部與中心桿上部
連接，外筒套裝在中心桿外，外筒與中心桿之間可
圖2 抽油桿防失穩(wěn)補(bǔ)償器
1一上接頭；2一中心桿；3一外筒；4一下接頭。
以相對(duì)滑動(dòng)。將這種補(bǔ)償器連接在抽油桿柱的失穩(wěn)
部位，在抽油桿失穩(wěn)彎曲之前，外筒與中心桿之間
相對(duì)滑動(dòng)，抽油桿柱的彈性勢(shì)能通過抽油桿補(bǔ)償器
轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，使抽油桿失穩(wěn)彎曲的彈性力得到
釋放，抽油桿柱的穩(wěn)定性提高；同時(shí)液體阻尼的作
用使作用在抽油桿柱上的振動(dòng)載荷快速衰減，抽油
桿柱不會(huì)失穩(wěn)，抽油桿與油管之間也不會(huì)產(chǎn)生接觸
壓力，防止了抽油桿與油管之問的偏磨。
抽油桿防失穩(wěn)補(bǔ)償器主要技術(shù)參數(shù)見表2。
表2 抽油桿防失穩(wěn)補(bǔ)償器主要技術(shù)參數(shù)
3 應(yīng)用效果
2008年油田現(xiàn)場(chǎng)開始采用上述技術(shù)，至今已
在勝利油田濱南采油廠、現(xiàn)河采油廠、東勝公司、
吐哈油田和華北油田應(yīng)用50余井次，防偏磨效果
很理想，防偏磨免修期延長(zhǎng)1倍以上，延長(zhǎng)了抽油
井檢泵周期，減少了作業(yè)費(fèi)用及桿管損失費(fèi)用。
史115—13井原防偏磨免修期55 d，應(yīng)用該技
術(shù)后，防偏磨免修期380 d；勝37一斜188井原防偏
磨免修期88 d，應(yīng)用該技術(shù)后，正常生產(chǎn)550 d；新
疆鄯善的善9—23井原防偏磨免修期55 d，應(yīng)用該
技術(shù)后，防偏磨免修期240 d；溫沙304井原防偏磨
免修期88 d，應(yīng)用該技術(shù)后，防偏磨免修期260 d。
利52—10井措施前，泵徑44 mm，泵深1 884
m，動(dòng)液面1 806 m， 日產(chǎn)液6．0 t， 日產(chǎn)油3．9 t。
應(yīng)用該技術(shù)后，泵徑32 mm，泵深2 200 m，日產(chǎn)
液9．0 t， 日產(chǎn)油5．9 t，沖程損失減小了，增產(chǎn)、
增效非常明顯。
參考文獻(xiàn)
[1] 顧純學(xué)．桿式抽油井油管受力和振動(dòng)分析[J]．石
油機(jī)械，1997，25 (4)：15—16．
[2] 張琪．采油工程原理與設(shè)計(jì)[M]．東營：石油
大學(xué)出版社，2000：108—110．
[3] 韓修廷，王秀玲，侯宇，等．抽油機(jī)井振動(dòng)載荷
對(duì)桿管偏磨的影響研究[J]．大慶石油地質(zhì)與開
發(fā)，2004，23 (1)：38—39．
第一作者簡(jiǎn)介：于學(xué)信，工程師，生于1972年，2004
年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專業(yè)，獲
碩士學(xué)位，現(xiàn)從事采油、采氣工藝研究工作。地址：
(257000)山東省東營市。電話：(0546)8554090。E—mail：
yxx8287@ 163．eom。
收稿日期：2010—11—30

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