井筒防偏磨斷脫技術研究

何成偉

摘要：近年來，隨著某油田開采力度的不斷加大，對油井生產過程中抽油桿斷脫的問題越來越關注，抽油桿斷脫嚴重的影響著企業的工作效率，困擾著油井的正常生產，抽油桿斷脫的主要原因是油桿老化、斜井偏磨、腐蝕等，下文對某油田實際應用的抽油桿防斷脫技術中使用的各項措施進行具體分析。

關鍵詞：防偏磨;防斷脫;現場應用

有桿泵抽油管串的斷脫是影響油田正常生產的主要因素之一，在對斷脫最集中的關鍵管（桿）段的斷脫原因不斷分析、研究基礎之上，目前已經形成了一套比較完善的防斷脫技術系列，經過某油田現場規模應用，收到了顯著的效果。

1 懸掛系統

一是從1998年開始推廣了Φ25 mm的D級專用標準光桿，取代了原來用Φ22 mm的抽油桿加工光桿的歷史。標準光桿的下端加工成Φ22 mm的抽油桿螺紋，仍與Φ22 mm 的抽油桿聯接，但承載截面積增大33%，并具有良好的耐磨性能。

二是推廣N-80管掛;從1998年開始統一采用N-80管掛，取代了J-55管掛，N-80比J-55的鋼級提高2級，螺紋處的抗拉能力由321.9 kN提高到467.5 kN，提高了145.6kN，使管掛斷裂現象得到了很好的解決。

2 防脫器

油桿防脫器主要是克服油桿運行過程中的反扭矩和消減瞬間的振動載荷，目前在用的防脫工具主要有旋轉防脫器和液壓式減震防脫器。

（1）旋轉防脫器

如圖1所示，該防脫器利用機械轉動軸的原理設計而成，兩端和抽油桿相連接，當油桿運行時產生的反扭矩作用于防脫器上時可使防脫器自由旋轉及時的將卸扣反扭矩予以釋放，起到防止油桿脫扣的作用;該防脫器原理簡單、功能單一，轉軸易磨損斷裂，逐漸被液壓式減震防脫器所替代。

（2）液壓式減震防脫器

在旋轉式防脫器的基礎上改進為集旋轉、減振、扶正功能為一體的液壓式減振防脫器，如圖2所示。其原理示意圖如圖3所示，主要是通過套筒及耐磨件內孔端面，使拉桿在換向過程中能隨抽油桿作徑向旋轉和軸向位移，能有效地釋放抽油桿的反扭矩，防止螺紋松脫;由于進排油孔的作用，在抽油桿上下運動時，緩沖慣性阻力，減小振動載荷，防止抽油桿的斷裂和脫扣，該防脫工藝目前已全面推廣應用。

3 HL級高強度抽油桿

對泵掛大于1600m的井，為了增加上部油桿的抗拉強度，選用HL級超高強度抽油桿，D級和HL級油桿性能對比見表1所示，可以看出HL級桿比D級油桿的抗拉強度增加了17.8-21.9%，有效的防止了上部油桿疲勞拉斷的現象發生。

4 扶正桿

目前斜井防磨的主要技術思路是在油桿上安裝扶正工具，使抽油桿與油管之間的剛性摩擦變為尼龍扶正塊與油管間的摩擦，有效的保護管、桿，延長管、桿使用壽命。目前油田在用的斜井防磨工藝主要以尼龍扶正桿、高強度尼龍扶正器為主。對于定向井，造斜點以下全部配套扶正桿，根據扶正塊加工工藝的不同，扶正桿可分為澆注型尼龍扶正桿和機械卡槽式膠結扶正桿。

（1）澆注型尼龍扶正桿

澆注型扶正桿防磨工藝為在普通抽油桿的桿體上通過澆注的方法注塑尼龍扶正塊，一根油桿澆注三個外徑為Φ58mm的尼龍扶正塊，扶正塊的分布位置通過理論分析，并結合現場應用實踐對其位置不斷的進行優化調整;2005年針對原用扶正桿扶正塊沒有充分起到保護油桿接箍易偏磨油管的問題，對扶正塊安裝位置重新進行了設計，將兩端的防磨塊分別向外移動0.7m，接箍防磨間距由原來的3.0m縮短為1.6m，使扶正塊對接箍的保護作用得到進一步加強，圖4為改進前后的扶正桿結構示意圖。

澆注型扶正桿存在的最大問題為注塑扶正塊凝固時間較長，勞動

效率低，易出現氣泡等澆塑缺陷，影響整體扶正效果。

（2）機械卡槽式膠結扶正桿

此防磨工藝是將提前澆注合格的兩塊防磨塊利用機械嚙合槽緊密的和油桿相嚙合，同時利用特制的膠使扶正塊和油桿牢牢的相膠結成為一個整體，在烤箱內高溫固化5-6h，使其完全凝膠達到現場使用要求。該工藝基本上解決了澆塑型扶正桿的加工缺陷，縮短了扶正桿成型加工周期，提高了工作效率。

5 高強度尼龍扶正器

扶正器為在長約30cm的油桿短節上安裝一個外徑為Φ58mm抗耐磨的尼龍扶正防磨塊或防磨輪，充分保護偏磨部位的油管桿。扶正器發展共經歷了三個階段：第一階段為滾輪式扶正器，第二階段將滾輪扶正改進為尼龍防磨塊扶正的旋轉式扶正器，第三階段為扶正、助抽和刮蠟為一體的多功能扶正器。在斜井“狗腿度”變化大的井段前后抽油桿上各接2個，在造斜點處接2個以上扶正器，在滑桿以上的抽油桿上依次接2個，在距井口25m和45m附近抽油桿上各接1個，全井共計接10個以上扶正器，根據具體情況可適當的加以調整，斜井全井最少不得少于5個。高強度尼龍扶正器主要有以下幾種：

（1）滾輪扶正器

滾輪扶正器由主體、滾輪和輪軸三部分組成。雖然起到了一定的防磨作用，但在使用中存在滾輪易卡死，銷子易斷裂，造成滾輪脫落和本體強度不夠，有時發生斷裂且偏磨往往導致滾輪扶正器一個滾輪的消耗等缺點，鑒于以上工藝缺 陷，目前滾輪扶正器已經淘汰。

（2）旋轉式扶正器

針對滾輪扶正器存在諸多不足，在其基礎上發展改進為旋轉式扶正器，主要工藝改進為將原來的扶正滾輪改為可旋轉的扶正防磨塊，克服了滾輪扶正器易卡易損壞和單向偏磨的問題，將管與桿之間的滑動摩擦變為滾動摩擦減小了摩擦力和摩擦損耗，并且在尼龍防磨塊上設計了四道導流刮蠟槽，在扶正防磨的同時還可起到刮蠟作用。目前此防磨扶正工藝已經在各油田全面推廣應用。

（3）多功能扶正器

見圖6所示，該裝置充分利用扶正塊上下行時的摩擦力而研發的，將原來旋轉式扶正器的一個防磨扶正塊改為固定式和游動式兩個扶正防磨塊，并且設計四道具有20℃傾角的導流、助抽、刮蠟槽，易于兩個扶正塊的閉合助抽和錯位刮蠟。油桿上行時游動扶正塊在摩擦力的作用下和固定扶正塊緊密的相結合，起到扶正、助抽提液的作用;油桿下行時在摩擦力的影響下游動，扶正塊和固定扶正塊錯位相分離，扶正時又能起到刮蠟作用。

結論

通過對現場偏磨情況以及井筒防偏磨斷脫技術的各項措施和原理進行介紹，為抽油機井偏磨治理提供了技術保證，可以在對作業油井現場監控下準確掌握管桿偏磨的詳細情況，從而采取有效的防偏磨措施。

參考文獻：

[1]韓修廷，王德喜，王研等.利用低摩阻柱塞抽油泵提高泵效及防偏磨技術的應用[J].石油學報，2007，28（4 ）：138-141.DOI：10.3321/j.issn：0253-2697.2007.04.030.