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螺杆泵采油井抽油杆柱失效的预防措施

发布日期:2017-11-25 点击: 次

针对螺杆泵抽油杆柱失效形式,通过大量的理论分析和实验研究,可从以下四个方面进行预防和采取技术措施。

1、选取合理的抽油杆柱设计方法和杆体直径

根据螺杆泵抽油杆柱的工作状态,应综合考虑抽油杆柱结构、井眼轨道形态、杆管柱间碰撞接触状态、采油工艺参数等因素,分析计算出任意井深处抽油杆柱的运动和碰撞接触状态、动内力变化规律,据此可进行抽油杆柱的动强度评定和扶正器安放位置的合理计算,从而完成抽油杆柱的设计。这种设计方法与现有的抽油杆柱简单力学分析计算和设计方法相比,具有考虑因素多、设计结果可靠的优点,但计算方法比较繁琐、计算工作量大。

2、加强抽油杆的质量检测和现场施工管理

抽油杆和螺纹的自身质量缺陷是造成抽油杆断裂和螺纹连接失效的最大隐患。为此,应加强施工过程中无损伤检测技术的应用力度,最大限度地避免不合格抽油杆下井;在抽油杆螺纹制造和检测过程中,应严格控制螺纹的配合精度;此外,抽油杆和接箍的材料、热处理工艺也应严格控制。

在现场施工管理工作中,一方面是保证施工质量、严格执行施工作业标准,避免人为因素造成抽油杆脱断现象的发生;另一方面是及时掌握油井生产动态,适时采取清蜡、解堵等措施,从而有效地控制抽油杆柱的工作载荷异常增大,避免过载现象的发生。

3、抽油杆柱配套设备的使用

在发生砂卡、蜡堵较为严重的井中,应使用过载保护设备。为了提高过载保护设备的可靠性,除了电控箱上配备过电流或过功率保护器外,还应在驱动头上安装机械式过扭矩保护器实现过载保护。为了避免高速反转造成的抽油杆柱脱扣现象,应采用防反转装置。在地面驱动装置的主传动轴或从动轴上安装防反转装置,可以有效地防止管柱内液体回流,从而避免因泵的进出口压差造成的抽油杆柱高速反转现象。

4、专用抽油杆的研制和应用

普通抽油杆用于螺杆泵采油井,不仅螺纹的受力状态比用于往复泵要差,而且还存在脱扣、噜扣及卸扣困难的隐患。因此,为了提高抽油杆的抗扭能力,一方面对抽油杆本体结构进行了研究和试验,主要是空心抽油杆;另一方面对螺纹连接方式进行了研究和应用,就目前研究现状来看,其主要解决途径有以下两条:

(1)用键来传递扭矩。这种方法是在抽油杆和接箍的连接处设计出键和键槽,有矩形键、十字键和花瓣键等,工作时将通过键来传递扭矩,它具有抗扭能力强和双向传递扭矩等优点,但是这种连接方式由于键的对位,给作业施工带来不便,而且在空心抽油杆中无法确保密封和中心流道的畅通。

(2)用特殊螺纹传递扭矩。这种方法仍保留原来抽油杆连接方式,只是通过螺纹形状来提高螺纹连接处的预紧力和抗扭能力,以利于扭矩传递,并能够确保空心抽油杆的密封和中心流道。这种方法仍沿袭传统的连接方式,不会给施工带来麻烦,易于工程应用,但这种连接方式只有单向传递扭矩能力。

在上述两种连接方式研究中,对使用键来传递扭矩的方式研究较多,由于这种连接通过键的剪切破坏来传递扭矩,其受力状态与力学分析较为简单,但结构设计较为困难,因此,这种连接方式目前己趋于成熟。但是,用特殊螺纹连接方式传递扭矩的研究较少,这种连接正好与键相反,其受力状态和力学分析相当复杂,而结构设计相对简单。

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