抽油杆扶正器【抽油杆扶正器优缺点分析和适用性探讨】
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抽油杆扶正器【抽油杆扶正器优缺点分析和适用性探讨】

2019-07-21 13:01:47 投稿作者: 点击:

抽油杆扶正器优缺点分析和适用性探讨

陈刚

(大庆油田第七采油厂作业大队)

摘 要:抽油杆扶正器制造简单,扶正力大,能有效缓解因杆管偏磨造成的抽油杆断脱及油管漏失,延长检泵周期。其种类繁多,按结构可分为接箍式、短节式、扭卡式和插入式等。本文从目前油田常用抽油杆扶正器入手,通过分析各种扶正器的优缺点,来探讨其适用性问题,并针对偏磨井治理工作提出几点建议。

关键词:扶正器、优点、缺点、偏磨、适用性

前言:问题的提出

目前我们采用加装抽油杆扶正器的方法治理杆管偏磨问题。抽油杆扶正器性能不同,适用范围也不同,如果扶正器选择不当,不仅达不到理想的防治效果,还会产生负面因素。因此,研究分析各种形式的扶正器的优缺点,并进行合理化选择利用,可以为今后的防偏磨工作提供参考。

1、抽油杆扶正器优缺点分析

七厂井下作业常用抽油杆扶正器有以下几种:插入式抽油杆扶正器、扭卡式抽油杆扶正器、接箍式抽油杆扶正器和短杆式抽油杆扶正器。

1.1 插入式抽油杆扶正器

插入式抽油杆扶正器是由相互插接的左右两瓣尼龙塑器组成,每一半都在其两侧的支撑条上加工有用于插接的插接槽和插接条,插入式扶正器的两瓣形状完全相同,借用内孔中的凸条与抽油杆抱紧的组合结构。其结构示意图见图一:

图一 插入式抽油杆扶正器结构示意图 ①环柱体 ②扶正块 ③插接槽 ④插接条

图一中,D 为扶正器最大外径,L 为扶正器长度,φ为肩部倒角。参照SYT 5832-2009国家标准,结合作业大队使用情况,主要参数如下:

表一 插入式抽油杆扶正器主要参数

插入式抽油杆扶正器具有使用灵活的特点,可以安装在抽油杆本体的任意位置,对抽油杆中部偏磨起到很好的治理作用。但它也存在诸多不足之处:

一是扶正器需要由上往下砸着插入吻合,安装、拆卸不便,增加大量作业时间。而且耐低温指标低,入冬季施工易产生脆裂损伤,必须用热水将扶正器预热;

二是抽油杆受力不均匀时,一方面使环柱体内凸条磨损,造成扶正器上下窜动;另一方面扶正器上下窜动不仅使其脱离偏磨区段,失去防磨作用,而且起抱紧作用的凸条因窜动在抽油杆本体上咬出压印,反倒加剧了对抽油杆的偏磨(见右图);

三是由于其分体结构,扶正器容易随着抽油杆的断脱而脱落、卡泵;如果管断脱,扶正器容易掉入井内,造成施工复杂化。

插入式扶正器适用于含蜡少冲次慢的井,针对偏磨严重井建议不下或少下。

1.2 扭卡式抽油杆扶正器

扭卡式抽油杆扶正器由方形槽与抽油杆的台阶相配合,斜槽与抽油杆的杆体相配合,引入杆体后卡在抽油杆台阶上,通过台阶固定扶正器从而实现防偏磨,示意图见图二。

图二 扭卡式抽油杆扶正器结构示意图

图二中,D 为扶正器最大外径,D1为方形槽最大外径,L 为扶正器长度,d1为扶正件小径,d0为扶正器内径。参照SYT 5832-2009国家标准,结合作业大队使用情况,主要参数如下:

扭卡式抽油杆扶正器具有安装、拆卸方便的特点,与插入式扶正器相比,具有更大的过流面积,不容易发生脱落、卡泵等现象,是目前油田生产中最常用的一种抽油杆扶正器。但在使用过程中,我们也发现了它有以下几点不足:

一是扶正器方形槽与抽油杆台阶并不是完全锁紧,在不均匀外力作用下其会发生小范围窜动,容易双磨;

二是扶正器斜槽处容易冲出水沟。在抽油机长时间的上下抽汲过程中,由于扶正器本身的结构,水流很容易在斜槽处冲出水沟,从而导致杆断。含水越高,磨出水沟的几率越大。

三是使用局限性。扭卡式抽油杆扶正器依靠台阶紧固,只能起到接箍处防偏磨作用。

扭卡式抽油杆扶正器适用于偏磨较轻、含水率较低的井,针对偏磨严重井建议不下或少下。

1.3 接箍式抽油杆扶正器

接箍式抽油杆扶正器是由两端均为抽油杆专用内螺纹,在其中间有实体与两内螺纹相连的(或两内螺纹相通的)芯轴杆体,和与杆体静配合的压盖,可旋转的扶正体,三体合为一体的组合件。示意图见图三:

图三 接箍式抽油杆扶正器结构示意图

①杆体 ②扶正件 ③压盖

图三中,W 为杆体外径,D 为扶正件外径,L 为扶正器长度,H 为扶正件高度。参照SYT 5832-2009国家标准,结合作业大队使用情况,主要参数如下:

接箍式抽油杆扶正器是将连接抽油杆的接箍置换成旋转接箍扶正器,未增加连接点,两内螺纹

中间的刚性实体,提高了扶正器本体的强度。接箍两端的压盖限制了扶正件的窜动空间,扶正件不上下窜动,避免了因窜动引起的偏磨问题。

接箍式抽油杆扶正器在实际生产过程中基本不再使用,主要有以下几个方面问题:

一是因两端均为抽油杆母扣,更换时必须将原井抽油杆接箍全部卸掉后才能使用该扶正器,现场使用过程中需要工人用两把管钳同时用力,加大了作业工作量;

二是生产成本高。接箍式扶正器是普通接箍的替代件,制作成本比一般的柱状和卡箍类扶正器高;

三是与油管接触面积小不抗磨。它仅靠相对压盖突出部分不足2cm 的螺旋状扶正块保护,一旦磨到扶正块与接箍压盖等面处,便直接对抽油杆造成偏磨,失去了防磨作用,较其它防偏磨扶正器使用有效时间大为缩短;

四是使用局限性。该扶正器替代接箍使用,仅起防接箍偏磨的作用,对于抽油杆本体不能很好的保护。

该种扶正器在抽油杆中部偏磨时不能使用,适用于偏磨较轻的井,针对偏磨严重井建议不下或少下。

1.4 短杆式抽油杆扶正器

短杆式抽油杆扶正器是由一端为内螺纹、一端为外螺纹,或两端均为内螺纹的抽油杆短节,在短节的中间杆上楔形状入上一个可绕轴旋转的螺旋状或直棱形的扶正件组合。其结构示意图见图四:

图四 短杆式抽油杆扶正器结构示意图 A 型:两内螺纹 B型:两外螺纹 ①杆体 ②扶正件

图四中,W 为杆体外径,D 为扶正件外径,d 为扶正件内径,L 为扶正器长度,H 为扶正件高度。参照SYT 5832-2009国家标准,结合作业大队使用情况,主要参数如下:

短杆式抽油杆扶正器不适用于普通抽油井,原因如下:

一是扶正件与杆体之间预留较大间隙,扶正件在杆体上的窜动距离也较大,普通井在上下抽汲过程中扶正件与杆体之间会产生严重偏磨,起到相反作用。

二是在下井过程中上卸扣不方便,上扣时费力,易造成抽油杆脱扣。由于扶正器较长,在起抽油杆时无法使用抽油杆液压钳。

短杆式抽油杆扶正器适用面较窄,目前仅用于螺杆泵井。

2、抽油杆扶正器适用性探讨

根据不同井况,我们做出如下探讨:

①大泵井:主要是指Ф57mm 及以上的油井。大泵井呈现两个特点,含水高和顿磨严重。前者为油田开发周期决定;后者主要是大泵井产量高,老百姓为了获得非法原油,下探光杆使活塞顿泵,造成抽油杆顿磨。顿磨容易造成扶正器窜动、脱落,加剧偏磨。基于此,建议大泵井采用HY 级防偏磨杆,防偏磨杆上的两个固定式扶正件对于抽油杆的本体和接箍起到很好的保护作用;此外,在偏磨段使用有内涂层的防磨油管,和防磨抽油杆结合使用,防偏磨效果更好。

②小泵井:主要是指Ф44mm 及以下的油井。小泵井呈现死蜡死油多的特点,为小泵井压力较低,同时液流速度慢,井筒中热损失大,油流温度较低蜡容易析出,油蜡晶体析出无法被低速油流带走沉积在管壁上所致。多蜡使扶正器所受阻力大幅增加,如不固定便会窜动导致双向偏磨。基于此,建议不要使用或者尽量少用插入式、扭卡式、接箍式或短杆式扶正器,而是采用HY 级防偏磨抽油杆。

③螺杆泵井:螺杆泵井采用抽油杆旋转运动方式由地面向井下螺杆泵传递动力,带动螺杆泵转子旋转。抽油杆在油管内旋转运动,如果抽油杆和油管内壁接触,就会发生抽油杆和油管磨损,产生偏磨。在油井含水较低、转速较低、泵排量较小时,偏磨问题并不严重;当油井高含水、大排量时,偏磨现象便十分严重。针对螺杆泵井抽油杆旋转运动的方式,目前有效的方式是采用短杆式抽油杆扶正器。

④斜井:斜井表现为空间上的扭曲,抽油杆在井斜段主要受垂直于抽油杆的重力分力影响发生挠度弯曲,发生偏磨程度和偏磨范围远比直井严重。因此,斜井目前采用全井防偏磨抽油杆的做法是恰当的。在此基础上,建议在斜井段使用内涂层油管,冲次不大于4次为宜。

3、几点建议

通过对抽油杆扶正器优缺点分析,我们针对不同井况提出了四点措施。在此基础上,形成了以下几点建议,供大家参考:

第一,建议普及防偏磨抽油杆的使用。目前,我厂仅在新井下泵时使用防偏磨抽油杆,通过不同井况分析后发现,防偏磨抽油杆采用固定形式的偏磨环对于四种井况都有很好的防偏磨作用。同时,可以考虑将检测杆和修复杆上直接加装固定式防偏磨环以节省成本;

第二,建议对大泵井尤其是高产井加大巡视力度,最大程度杜绝抽油杆顿磨的发生;

第三,建议优先选用端面倒角大、过流面积和接触面积大的抽油杆扶正器,以减轻抽油机负荷;同时对严重偏磨井尝试使用工程陶瓷材料扶正器;

第四,建议建立扶正器检测制度。建立扶正器检测的有效机制,检测扶正器的材质、密度、拉升强度、压缩强度、硬度和锁紧力,淘汰生产不合格厂家,从源头杜绝偏磨的发生;

第五,建议合理调整生产参数。遵循“长冲程、慢冲次”的原则。对于产量高的井,尽量采用大泵,并降低冲次。斜井冲次不宜超过4次;

第六,建议对螺杆泵井扶正器进行改进。短杆式抽油杆扶正器的扶正体随扶正器一起旋转,扶正体上的液体流动通道也旋转,油管内液体向上流动过程中受旋转的扶正体阻碍,增加了液体流动阻力,影响油井生产。因此,建议对短杆式抽油杆扶正器改进,研发出既旋转减少偏磨,又不影响液体流动通道的新型扶正器,以更好的符合螺杆泵井的生产需求。

参考文献

[1]王海文等,螺杆泵井抽油杆扶正器结构研究,石油机械,2008年第36卷第3期:56-57

[2]王启尧,改型自旋式尼龙扶正器在油井防偏磨中的研究应用,内蒙古石油化工,2006年第8期:32-33 [3]芦会来,李隽,抽油杆扶正器的应用及分析,油气井测试,2003年10月,第12卷第5期:61-62

作者简介:

陈刚,1985.12月出生,中国地质大学(武汉) 毕业,助理工程师,现任作业大队作业七队技术员,兼任作业大队程序员。

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