油井故障分析之：油杆断脱分析

油井故障分析之抽油杆断脱葡北采油工区二零零七年五月一、实例分析二、诊断方法三、断脱原因四、预防措施提纲一、实例分析1、一般井：神242井油杆断脱2007年4月18日发现该井不出液，停机时配重箱在下死点，并撞击枕木，功图显示泵不工作。一、实例分析一般在断脱后液面随时间的推移略有增加，但该井由于处于刚刚调参后不久，故在液面上不能体现。一、实例分析一、实例分析一、实例分析一、实例分析2、低产液井：2007年2月火8井不出液，前后功图对比，没有明显变化，从抽油机平衡无法判断，打压正常，排除管漏与泵漏失，碰泵声音较模糊，判定为杆断。检泵证实。二、诊断方法1、抽油机悬点载荷：（1）、上冲程：抽油杆柱自重、液柱重量及惯性载荷、振动载荷等动载荷、各种摩擦载荷。（2）、下冲程：抽油杆柱自重、及惯性载荷、振动载荷等动载荷、各种摩擦载荷。二、诊断方法（1）井口不出液，气大或液面较高井可能出少许。（2）抽油机上行程速度加快，下行程速度减慢。（3）电流上行程减小，下行程增大。（4）电机运行有超负荷运行的声音。（5）伴随皮带磨损，有烧焦味。（6）停抽油机后严重不平衡。（7）功图测试加以验证。2、一般井：二、诊断方法3、低产液井：（1）、井口完全不出液。（2）、抽油机系统运行平稳。（3）、电流、功图对比不明显。（4）、憋压显示泵、管均无漏失。（5）、打液后开抽不出液。抽油杆断脱的主要原因是偏磨,占近50%;其次是疲劳,占近1/3;其它因素和材质占近20%抽油杆断脱机理主要与锻造、机械损伤、杆体弯曲、预紧力不足、腐蚀环境等诸多因素有关。三、原因分析1、锻造的影响三、原因分析(1)锻造缺陷主要缺陷是折叠、裂纹、皱折和缺肉折叠和裂纹的存在，减少了有效载面，降低了承载能力，特别是折叠和裂纹末端的应力集中，大大缩短了疲劳裂纹的萌生期，从而大大降低了抽油杆的疲劳寿命(2)热影响区在锻造过程中，由于沿纵向的非均匀加热使抽油杆产生热塑性变形，从而在热影响区段产生纵向的高残余拉应力和金相组织粗大。2、机械损伤的影响在运输、储存过程中可能受到人为的机械损伤：杆体表面被擦伤或碰伤而出现凹坑、刻痕这些表面缺陷就会因局部应力集中而形成疲劳源，导致疲劳断裂当处于腐蚀环境中，这些凹坑和刻痕还会加快腐蚀的速度引起疲劳断裂。另外，在施工中严重磨损的抽油杆吊卡有时损伤杆头的颈部，也会引起疲劳断裂。三、原因分析3、抽油杆偏磨3.1井斜的影响在斜井中,管杆随套管井眼轨迹弯曲,斜度越大,管杆磨损越严重。通常,人们只注意油井的垂直斜,而实际上,在斜井中,特别是定向井中,方位斜与垂直斜同样严重影响管杆磨损,并且不易为人们所发现,这就是部分井斜并不大,但确是造成管杆磨损的重要原因。三、原因分析3.2、井下座封器的影响当生产管柱有封隔器时,靠生产管柱的自重进行座封,使管柱产生弯曲,在生产过程中弯曲段油管与抽油杆产生磨损,从而降低了抽油杆的寿命。三原因分析3.3高含水率的影响产出液含水越高,偏磨越严重。原因是产出液含水率低时,管杆摩擦面处于良好的油润滑状态,动摩擦因数较小,磨损较轻;当产出液含水高时,管杆摩擦处于水润滑状态,动摩擦因数大大增加,加快了管杆磨损。三、原因分析三、原因分析4、液击现象：供液能力差的油井产生的液击，大大加快了抽油杆的疲劳损坏。5、预紧力不足的影响当预紧力不足时，抽油杆外螺纹接头不仅受到较高的应力幅度的作用，而且由于外螺纹接头在接箍中摇动还要受到弯曲应力，就可能发生早期断脱。三、原因分析6、腐蚀与出砂的影响（神242、神220）抽油杆断脱的另一种原因是腐蚀疲劳。在腐蚀介质的作用下，腐蚀坑处产生应力集中，形成腐蚀疲劳裂纹源。出砂会加大抽油杆与油管之间的摩擦，严重时可造成泵卡从而拉断抽油杆。腐蚀与出砂相互作用，腐蚀坑为砂粒的存在提供空间，砂粒的摩擦加速抽油杆的腐蚀。三、原因分析三、原因分析7、振动的影响：冲次增加，使抽油杆产生强烈振动，增加循环次数和动应力，事故与冲次的高（4）次方成正比。严重者高冲次引起剧烈振动乃至趋于共振。四、预防措施1、严把油杆质量关。2、抽油杆运输过程中保证不擦伤、碰伤。3、合理安装。四、预防措施4、斜井下专门的斜井泵或防偏磨措施。5、碰泵时间和幅度不能过长过大。6、高含水井在不能采取其他措施的情况下尽量采取低冲次。四、预防措施7、对于有油杆腐蚀历史的井，尽量采用低冲次。8、对于出砂井采取大冲程低冲次。9、对于出液能力差的油井尽量降低冲次，降低液击现象对抽油杆的损坏。四、预防措施10、抽油机的最大冲次不能和抽油杆自振频率的整数倍相重合，以免发生共振现象：72137.6L抽油杆自振频率＝L：下泵深度或抽油杆柱长度，m