抽油杆疲劳断裂原因分析及治理

抽油杆疲劳断裂原因分析及治理

李海春

锦州采油厂生产准备大队辽宁省凌海市121209

摘要：有杆泵机械采油已经成为当前石油开采的重要方式。但是由于抽油杆会发生疲劳断裂现象，影响到正常的石油开采工作。因而，应深入分析造成抽油杆疲劳断裂的原因，结合实际采取一定的针对性措施，延长抽油杆使用寿命。本文就此结合实际分析了其疲劳断裂的原因，然后详细阐述了相应的解决措施。

关键词：抽油杆；疲劳断裂；原因；治理

油田地质的环境复杂，抽油杆断裂事故非常常见。造成抽油杆断裂的原因既有内因。在分析其原因过程中，仍要结合石油开采工程实际。这样才能提出有效的解决措施，保证抽油杆的正常使用。

一、概况

针对我厂的采油状况，对其中出现断裂的抽油杆进行调查。抽油杆断裂事故占到了油井开采事故的30％了以上，可以说抽油杆断裂已经成为影响油田开采工作的关键因素。造成抽油杆断裂的主要原因包括疲劳、使用不当、锻造热影响等。

二、造成抽油杆疲劳断裂的原因

1.锻造热影响

锻造热形成的影响区位置在距离外螺纹接头断面250毫米以内的抽油杆杆体。据有关数据统计，锻造热影响区造成的抽油杆断裂概率超过60％。也就是说锻造热影响区是造成抽油杆断裂的主因。通常，为了减少锻造热影响区造成抽油杆断裂，会提出比较严格的温度要求。而一旦温度过高或者过低，就会造成抽油杆金属形变，出现残余高拉应力，使得材料的强度、韧性下降，从而造成抽油杆断裂。

2.使用应力超出

当抽油杆在上下运作时，会发生相应的形变。在这些形变阶段中，有可能出现抽油杆某部位的局部栽面缩小，也就是缩径现象，从而导致抽油杆断裂。对于此种问题，一般会使用组合杆柱，合理分布应力。同时，还需要注意结合石油开采工作实际，合理使用抽油杆，从而避免抽油杆应力超出。

3.疲劳极限

当抽油杆在井下作业过程中，在上下冲程时，会受到摩擦力、液体流动等的作用力。这时抽油杆就会在各种力的作用下发生形变，且会一直承受拉力、应力、压力等相互变换的力。这样就会使抽油杆表面材料变化，产生集中应力。长此以往，便会发生抽油杆断裂问题。

4.使用不当

抽油杆使用不当也会造成疲劳断裂问题。如将级别不同、新旧程度不同的抽油杆混合使用。或者是在运输、装卸、贮存、使用中，存在不规范操作也会导致抽油杆断裂。另外，如果工作人员不按照规定进行抽油杆的日常未出，也会使得抽油杆出现腐蚀断裂的问题。

三、抽油杆疲劳断裂的治理方法

1.选择高强度的抽油杆

抽油杆的选择应当依据石油开采工作需求，从实际情况出发选择合适的高强度抽油杆。目前，市场上较为常见的抽油杆包括以下几种:

一是玻璃钢抽油杆。这种抽油杆具有强度高、耐腐蚀，且弹性好的特点。比如说玻璃钢抽油杆的的强度与同一类型的D级钢杆相似，但其重量却只有D级钢杆的三分之一，弹性是D级钢杆的四分之一。运用这种抽油杆最大的好处就是能有效环节抽油机悬点负荷，从而达到延长抽油杆使用期限的目的。二是高强度的H级杆。它比D级同型号的抽油杆强度要高30％。即便是相同的载荷环境中，其疲劳寿命也能高出一倍。三是柔性抽油杆。这种抽油杆主要是有结构稳定、金属断面值小、伸长量小的密封钢丝绳组成。其弹性模量只能达到钢制抽油杆的70％。但其重量仅是同型号钢制杆的70％。其应用优势主要在于柔韧性较好、耐磨损、耐腐蚀，能有效减少抽油杆的腐蚀、磨损疲劳。通常，石油企业比较青睐选择抗破坏力和耐腐蚀性能强的抽油杆。一般按照工况，可以根据对应强度的抽油杆。普通的抽油杆强度包括C、D、K、KD级，：高轻度的H级抽油杆分为HY、HL、KHL三种类型。另外，需要注意的是随着我国科学技术的发展，抽油杆的研究工作也在不断进步，越来越多的高强度抽油杆被研发出来。石油开采企业更应结合实际需求，合理选择。只有这样才能保证抽油杆的使用质量。

2.优化抽油杆匹配方案

在实际应用方案的选择中，石油开采企业应根据井深、地质环境等情况合理选择抽油杆匹配方案，从而提高抽油杆的使用性能。

比如在深抽井中，可以按照“长冲程、慢冲数”的设计理念配套长冲程的立式抽油杆。这种抽油杆具有抽成损失少、运行稳定等优点，非常适合深抽井的作业环境。另外，在匹配抽油杆时，还可以按照以下原则：放大抽油机机型，则要减少5型机用量；放大抽油杆杆径，则要配以小井眼杆扣，并减少抽油杆用量等。总之，只有合理匹配抽油杆，才能有效减少抽油杆的疲劳断裂问题，确保石油开采工作的顺利进行。

3.加强抽油杆的管理

在抽油杆的日常使用和维护中，要做好其管理工作，尽早发现其质量隐患。只有这样才能做好抽油杆疲劳断裂问题的预防。

首先，工作人员要根据相关规定做好抽油杆的检查、修复等工作，保证质量不合格的抽油杆不会下井。如按照分类标准进行管理的抽油杆，先由采油、作业等有关部门摸清油井抽油杆详细情况，明确抽油杆使用周期（或运行频次），然后根据抽油杆的外观有无腐蚀、偏磨等情况上报回收任务计划，根据使用周期确认属于哪种类型抽油杆。其次，应当制定相应的管理制度，明确管理人员职责，使其能够规范、合理地开展管理工作。比如要求工作人员在使用完抽油杆之后，应及时进行清洗、清蜡，并根据规范合理搬运，从而避免出现完全变形问题，造成抽油杆应力疲劳断裂问题。最后，在信息时代背景下，要加强对信息技术的应用，提升抽油杆的使用性能。比如联合生产厂家，建立完善的信息管理系统，并对抽油杆进行等级分类、日常维护记录等工作。总的来说，加强抽油杆的管理也是有效预防抽油杆疲劳断裂问题的重要途径。

综上所述，造成抽油杆断裂的原因非常多。但若要真正做到有效预防，则还应当深入其中发现造成断裂的主要原因，然后再采取合适的方法，保护抽油杆，提高其使用性能。只有这样才能有效减少抽油杆断裂的概率，保证油田开采工作的顺利进行。

参考文献

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