孙大鹏
大庆油田创业集团新世纪有限公司井下作业分公司 黑龙江 大庆 163000
摘要：在大庆油田日常生产中，抽油机抽油杆断是导致抽油机井下作业的主要因素之一。针对目前抽油杆断脱的情况，结合以往作业中出现的问题，并且分析后认为有三大因素会导致抽油杆断，并且提出如何治理抽油杆断脱的办法。
关键词：抽油杆、断脱、疲劳破坏、磨损、措施
1、引言：
杏北油田杏1-3区西部Ⅰ、Ⅱ块共投产聚驱采出井264口，水驱采油井28口，其中抽油机219口，螺杆泵73口。抽油杆断脱也成为抽油机井下作业施工的主要原因之一。了解和分析断裂脱落，为解决这一问题，制定治理措施打下良好的基础。
2、抽油杆断脱的原因：
根据作业检出原因发现造成抽油杆断脱的主要原因为以下几点：
（1）金属的疲劳破坏
一般情况下，使用年限超过3年以上的抽油杆，在长期的井下工作中，会在抽油杆表面形成短文、可恨、磨损等情况。并且在损伤的部位，形成应力集中，使抽油杆的疲劳强度和安全系数都会有所降低，因此，发生抽油杆断托的情况会大大增加。在日常的生产中，抽油杆都会存在不同程度的腐蚀现象，严重腐蚀的时候，就会发生疲劳断裂。工作时，上下冲程的载荷变化，进而形成了裂纹快速扩展。
1.1 光杆的负荷在上下冲程中，是不相同的，在合理的工况下，长冲程和小冲次，可以使负荷变化最小，负荷的变化主要与光杆的冲程和抽油机悬点负荷有关。由于在工作中，负荷反复变化的冲击，疲劳破坏是抽油杆所有损坏形式的最基本特点，而疲劳破坏是由于天性极限的交变压力造成的，弹性季先生不使金属产生永久变形的最大负荷。因此，抽油杆因反复拉伸作用而产生了裂纹，这就属于疲劳破坏。
1.2 抽油杆的金属构件外形出现缺点是受相对大的阻力下形成的裂缝，会随着工作时间而慢慢扩展的是已经产生的裂缝，达到整个横截面都产生裂缝时，就会发生抽油杆断列的情况，这也是疲劳情况造成抽油杆断裂的因素，金属构件在长时间的挤压下造成机械零件已经不可能正常工作，最后发生突然断裂。
1.3 由于原油粘度大，泵径大，冲次高，下行速度快等都会造成下行阻力增大，上行拉力增强，致使油杆上，下行应力变化显著，加剧了油杆的疲劳。
1.4 有有感在制造缺陷主要表现在以下几方面：螺纹的精度没有达到标准。在处理抽油杆头部的时候方式不当，导致热影响区的拉伸疲劳极限降低。在进行加热淬火由于加热速度过慢，导致抽油杆部件表面脱碳并且形成氧化皮，降低疲劳强度。热影响区于弯曲应力等因素在抽油杆颈部的体现最为明显，因此由于制造缺陷导致的抽油杆断裂一般都是出现在颈部附近。
（2）机械磨损
2.1杆管失稳导致杆管偏磨加剧
直井抽油杆弯曲产生于下冲程。在下冲程时，抽油杆带着柱塞下行，固定阀关闭，排出阀打开。抽油杆柱除了受向下的重力作用外，还受到向上的作用力，主要包括：油杆受到的浮力，杆与液体间的摩擦力，柱塞与衬套间的摩擦力和液体流过游动阀的阻力。
在抽油杆下行时，特别是在活塞游动凡尔打开前的瞬间，由于泵内液体及泵筒内壁对活塞的阻力，加之以上力的作用，导致使整个杆柱下部受压上部受拉，拉压之间存在一既不受拉又不受压的中和点，中和点以下，杆柱受压失稳弯曲，弯曲的杆柱与油管内壁接触，通过现场实际情况判断，随泵径加大、泵深增加中和点以下长度在杆柱全长中所占比例增加，相应地杆管弯曲越严重。现场发现下行磨损均有且较严重，说明下行杆柱受压弯曲是偏磨的主要原因。
上冲程时，油管内液柱重量由固定阀传给游动阀，抽油杆底部承受液柱重量而保持垂直状态。
由于活塞运动在泵筒内部形成相对低压区，外部压力不变，在其综合作用下导致油管柱底部承受轴向虚压力,发生失稳弯曲，从而使抽油杆与油管接触而产生磨损，油管柱下端的轴向虚力随泵径的增加而增大，泵径越大，轴向压力越大，油管弯曲越厉害.
下泵深度和泵径一定，动液面越深，泵筒外压就越小，泵筒内压则相对越大，轴向压力越大，油管弯曲的越厉害，磨损越严重。并且供液严重不足井，下行发生液击现象，使杆管严重失稳而导致杆管偏磨加剧。
2.2 井身结构引起的磨损
对于斜井或水平井,其井身结构存在一定的斜角井,如果出油泵下到斜点以下,泵上油管会随着套管一起弯曲,在日常生产中,抽油杆的综合拉力产生了一个侧向分力,导致油管和抽油杆发生偏磨,弯曲的角度越大,抽油杆与油管之间的磨损就会越严重.这种磨损一般发生在抽油杆的上、下两个冲程过程中，磨损较为严重。
油管柱弯曲度越大，磨损越严重，不仅抽油杆接箍与油管内壁产生磨损，而且抽油杆本体也与油管内壁产生磨损。
（3）含水上升，杆管偏磨加剧。
当杆与管相接触发生滑动摩擦时，磨损速度与它们之间的润滑状态有关，而水的摩擦系数远远大于油的摩擦系数，负责该区块的采油队2013年年初全队含水率为87%到2019年8月含水率已升至100%。
（4）油井结蜡的影响
在开采过程中，随着温度和压力下降以及轻质组分不断逸出，原油溶蜡能力降低，蜡开始结晶、析出、聚集，并不断沉积、堵塞，直接影响生产。
油井结蜡，结垢直接影响杆柱的负荷，造成上行负荷增大，下行遇阻，轻者造成抽油机运行不正常，重者加剧了杆柱的疲劳造成断脱。
3、结论及治理措施：
根据以上原因分析，结合采油队队内实际情况制定以下两种治理措施：
3.1 针对抽油机井油管漏失和抽油杆断脱的不同情况，合理调整生产参数，优化工作制度，减少漏失和断脱现象的产生，主要做法有以下三种：
（1）抽油机大冲程、小冲次工作；
（2）换大级泵，降低冲次，加大冲程；
（3）沉没度低的井降低冲次；
在改善油井供排关系的同时，起到减少杆管磨损频率和承受的交变载荷的作用。
对供液严重不足井，采用间开间注制度。
3.2 加强热洗现场监督，保证聚驱井热洗效果，有效减少因油井结蜡造成的断脱。
参考文献：
[1] 刘其成. 分子膜驱提高原油采收率机理研究[J]. 科学技术与工程, 2011, 11(6): 1182-1186.
[2] 李斌会, 黄丽, 韩冰, 等. 大庆油田分子膜驱油室内研究[J]. 特种油气藏, 2005, 12(69): 91-95.
[3] 李宜强. 分子沉积膜剂 HB 降低聚合物注入压力实验研究[J]. 油田化学, 2003, 20(1): 29-32.
[4] 滕锦利, 王承辉, 韩永明, 等. 纳米膜分子驱油技术研究与应用[J]. 石油地质与工程, 2008, 22(3):99-102.
［5］ 梁远柱.关于抽油杆断脱分析与防治的探讨［J］.中国石油和化工标准与质量，2016，36（11）：87，108.