油井故障分析之：油桿斷脫分析

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1、油井故障分析之抽油桿斷脫葡北采油工區(qū)二零零七年五月一、實(shí)例分析二、診斷方法三、斷脫原因四、預(yù)防措施提綱一、實(shí)例分析1、一般井：神242井油桿斷脫2007年4月18日發(fā)現(xiàn)該井不出液，停機(jī)時(shí)配重箱在下死點(diǎn)，并撞擊枕木，功圖顯示泵不工作。一、實(shí)例分析一般在斷脫后液面隨時(shí)間的推移略有增加，但該井由于處于剛剛調(diào)參后不久，故在液面上不能體現(xiàn)。一、實(shí)例分析一、實(shí)例分析一、實(shí)例分析一、實(shí)例分析2、低產(chǎn)液井：2007年2月火8井不出液，前后功圖對(duì)比，沒(méi)有明顯變化，從抽油機(jī)平衡無(wú)法判斷，打壓正常，排除管漏與泵漏失，碰泵聲音較模糊，判定為桿斷。檢泵證實(shí)。二、診斷方法1、抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷：（1）、上沖程：抽油桿柱自

2、重、液柱重量及慣性載荷、振動(dòng)載荷等動(dòng)載荷、各種摩擦載荷。（2）、下沖程：抽油桿柱自重、及慣性載荷、振動(dòng)載荷等動(dòng)載荷、各種摩擦載荷。二、診斷方法（1）井口不出液，氣大或液面較高井可能出少許。（2）抽油機(jī)上行程速度加快，下行程速度減慢。（3）電流上行程減小，下行程增大。（4）電機(jī)運(yùn)行有超負(fù)荷運(yùn)行的聲音。（5）伴隨皮帶磨損，有燒焦味。（6）停抽油機(jī)后嚴(yán)重不平衡。（7）功圖測(cè)試加以驗(yàn)證。2、一般井：二、診斷方法3、低產(chǎn)液井：（1）、井口完全不出液。（2）、抽油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。（3）、電流、功圖對(duì)比不明顯。（4）、憋壓顯示泵、管均無(wú)漏失。（5）、打液后開(kāi)抽不出液。抽油桿斷脫的主要原因是偏磨,占近50

3、%;其次是疲勞,占近1/3;其它因素和材質(zhì)占近20%抽油桿斷脫機(jī)理主要與鍛造、機(jī)械損傷、桿體彎曲、預(yù)緊力不足、腐蝕環(huán)境等諸多因素有關(guān)。三、原因分析1、鍛造的影響三、原因分析(1)鍛造缺陷主要缺陷是折疊、裂紋、皺折和缺肉折疊和裂紋的存在，減少了有效載面，降低了承載能力，特別是折疊和裂紋末端的應(yīng)力集中，大大縮短了疲勞裂紋的萌生期，從而大大降低了抽油桿的疲勞壽命(2)熱影響區(qū)在鍛造過(guò)程中，由于沿縱向的非均勻加熱使抽油桿產(chǎn)生熱塑性變形，從而在熱影響區(qū)段產(chǎn)生縱向的高殘余拉應(yīng)力和金相組織粗大。2、機(jī)械損傷的影響在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中可能受到人為的機(jī)械損傷：桿體表面被擦傷或碰傷而出現(xiàn)凹坑、刻痕這些表面缺陷就

4、會(huì)因局部應(yīng)力集中而形成疲勞源，導(dǎo)致疲勞斷裂當(dāng)處于腐蝕環(huán)境中，這些凹坑和刻痕還會(huì)加快腐蝕的速度引起疲勞斷裂。另外，在施工中嚴(yán)重磨損的抽油桿吊卡有時(shí)損傷桿頭的頸部，也會(huì)引起疲勞斷裂。三、原因分析3、抽油桿偏磨3.1井斜的影響在斜井中,管桿隨套管井眼軌跡彎曲,斜度越大,管桿磨損越嚴(yán)重。通常,人們只注意油井的垂直斜,而實(shí)際上,在斜井中,特別是定向井中,方位斜與垂直斜同樣嚴(yán)重影響管桿磨損,并且不易為人們所發(fā)現(xiàn),這就是部分井斜并不大,但確是造成管桿磨損的重要原因。三、原因分析3.2、井下座封器的影響當(dāng)生產(chǎn)管柱有封隔器時(shí),靠生產(chǎn)管柱的自重進(jìn)行座封,使管柱產(chǎn)生彎曲,在生產(chǎn)過(guò)程中彎曲段油管與抽油桿產(chǎn)生磨損,

5、從而降低了抽油桿的壽命。三原因分析3.3高含水率的影響產(chǎn)出液含水越高,偏磨越嚴(yán)重。原因是產(chǎn)出液含水率低時(shí),管桿摩擦面處于良好的油潤(rùn)滑狀態(tài),動(dòng)摩擦因數(shù)較小,磨損較輕;當(dāng)產(chǎn)出液含水高時(shí),管桿摩擦處于水潤(rùn)滑狀態(tài),動(dòng)摩擦因數(shù)大大增加,加快了管桿磨損。三、原因分析三、原因分析4、液擊現(xiàn)象：供液能力差的油井產(chǎn)生的液擊，大大加快了抽油桿的疲勞損壞。5、預(yù)緊力不足的影響當(dāng)預(yù)緊力不足時(shí)，抽油桿外螺紋接頭不僅受到較高的應(yīng)力幅度的作用，而且由于外螺紋接頭在接箍中搖動(dòng)還要受到彎曲應(yīng)力，就可能發(fā)生早期斷脫。三、原因分析6、腐蝕與出砂的影響（神242、神220）抽油桿斷脫的另一種原因是腐蝕疲勞。在腐蝕介質(zhì)的作用下，腐

6、蝕坑處產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成腐蝕疲勞裂紋源。出砂會(huì)加大抽油桿與油管之間的摩擦，嚴(yán)重時(shí)可造成泵卡從而拉斷抽油桿。腐蝕與出砂相互作用，腐蝕坑為砂粒的存在提供空間，砂粒的摩擦加速抽油桿的腐蝕。三、原因分析三、原因分析7、振動(dòng)的影響：沖次增加，使抽油桿產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，增加循環(huán)次數(shù)和動(dòng)應(yīng)力，事故與沖次的高（>4）次方成正比。嚴(yán)重者高沖次引起劇烈振動(dòng)乃至趨于共振。四、預(yù)防措施1、嚴(yán)把油桿質(zhì)量關(guān)。2、抽油桿運(yùn)輸過(guò)程中保證不擦傷、碰傷。3、合理安裝。四、預(yù)防措施4、斜井下專門(mén)的斜井泵或防偏磨措施。5、碰泵時(shí)間和幅度不能過(guò)長(zhǎng)過(guò)大。6、高含水井在不能采取其他措施的情況下盡量采取低沖次。四、預(yù)防措施7、對(duì)于有油桿腐蝕

7、歷史的井，盡量采用低沖次。8、對(duì)于出砂井采取大沖程低沖次。9、對(duì)于出液能力差的油井盡量降低沖次，降低液擊現(xiàn)象對(duì)抽油桿的損壞。四、預(yù)防措施10、抽油機(jī)的最大沖次不能和抽油桿自振頻率的整數(shù)倍相重合，以免發(fā)生共振現(xiàn)象：L：下泵深度或抽油桿柱長(zhǎng)度，m