治理大泵脱节器断脱的有效途径

治理大泵脱节器断脱的有效途径
施红萍(大庆油田采油一厂)
摘要:从生产管理、技术措施调整两方面分析了大泵脱节器断脱比例逐年上升的原因,分析认为在见聚范围扩大、见聚浓度上升的情况下,大泵脱节器在抽油机井生产管理、技术管理方面没有进行动态的调整是导致脱节器断脱比例逐年上升的直接因素。

关键词:大泵脱节器;断脱比例高;生产技术管理;措施
1　原因分析
111　生产管理方面调整不到位
脱节器是大泵柱塞和抽油杆在深井中的对接工具,因此它在工作时的受力情况是复杂的。

当抽油杆上行时,泵柱塞举升并排除泵筒内全部液量,此时脱节器上半部分承受井内液柱重量及摩擦阻力等拉伸载荷。

同时当抽油杆上行的瞬间,因脱节器上部爪与下部调簧存在装配间隙,因而使上部爪收到冲击载荷。

抽油杆下行时,液柱重量传递给油管,泵柱塞受下部液流阻力的作用,使脱节器上部爪原拉伸载荷为0,而脱节器下部承受压缩载荷,所以脱节器在工作时承受交替变化的拉、压载荷。

水驱见聚后,由于抽油机的悬点最大载荷增加,这就使脱节器所受的拉应力大大增加,此时热洗方法上仍沿用原来大泵井大排量的洗井模式,热洗周期调整不及时、加之在洗井过程中不注意因井而异把握洗井质量,洗井时间不合理,极易导致洗井后脱节器出现脱扣,在对接方法上操作不当,使对接无效,并容易造成对接过程中爪断,从而上检泵作业。

(1)热洗方法不合理引发大泵脱节器断脱比例上升。

目前在抽油机井热洗中按四步热洗法洗井,产量高的井在热洗时采用两步洗井:第一步是替液阶段;第二步是大排量化蜡排蜡及巩固。

在目前见聚浓度上升的情况下,对大泵脱节器在热洗时,如采用大排量洗井,沉没压力作用在活塞底部产生较大的向上的冲击载荷,使抽油杆下行困难,下行阻力增大,容易导致洗井过程中脱节器断脱。

(2)热洗周期较长、热洗质量问题引发大泵脱节器断脱比例上升。

随着水驱抽油机井见聚浓度的上升,抽油杆及油管内壁的结蜡速度加快,因而单井的洗井周期不随时调整,势必导致管杆结蜡严重,当超过脱节器的承载界限时导致脱节器脱扣。

目前存在的问题:一是个别单井的热洗周期不合理,没有因井而异,没有随着见聚浓度的变化灵活调整;二是热洗周期合理,但是热洗质量存在问题。

(3)对接脱节器方法不得当导致爪断上检泵。

脱节器发生脱扣后,采油队自己先采取对接措施,在下放杆柱过程中操作方法不当,下放过快,对接时用力过大都容易导致脱节器爪断对接无效而上检泵作业。

(4)人工转杆不当引发脱节器断脱而上检泵。

人工转杆对防止抽油杆单侧偏磨起到了很大的作用。

112　技术措施调整不到位
(1)抽油机井见聚后,脱节器材料的选择没有及时调整。

脱节器在工作时承受交替变化的拉压载荷,由于交变载荷的作用,使受力部件产生随时间周期性变化的交变应力。

根据力学分析,在交变应力下工作的构件,其破坏形式与静载荷作用下不同,在交变应力下构件内的最大应力虽然低于材料的屈服强度,但经过长期重复之后,也会发生突然断裂。

即使是塑性再好的材料,断裂前也没有明显的塑性变形。

材料性质不均匀容易促使脱节器局部应力特别高,随着见聚浓度的上升,脱节器承受的交变载荷增大,在交变应力的作用下,应力较高的点(或材料有缺陷的点),逐步形成了非常微小的裂纹,当裂纹扩散到一定程度就会突然断裂。

因此脱节器疲劳寿命不但和材料性质有关,而且和材料加工质量有关。

(2)脱节器的加工质量精度没有及时调整,满足不了见聚现场要求。

脱节器加工质量的好坏直接影响其使用寿命,任何细小的裂纹都会产生应力集
05 油气田地面工程第27卷第2期(200812)
中,出现裂纹,从而导致脱节器断脱。

(3)自动转杆器在大泵脱节器的抽油机井上应用较少,动态调整不及时。

自动转杆器不仅对预防偏磨起到积极的作用,同时也能有效地预防脱节器断脱,但对预防杆断效果不明显。

由于对自动转杆器没有进行动态调整,因而导致部分83～95mm大泵脱节器井在人工转杆过程中由于脱节器脱扣而上作业。

(4)由于偏磨的影响,造成脱节器弹簧爪受力不均,造成爪断。

统计2002—2003年大泵脱节器断脱井,共有11口井因杆管偏磨严重导致脱节器断脱而上作业。

例如1口井上次施工日期是20011121,鉴定为脱节器爪断,该井20030329检泵时发现66105#抽油杆偏磨,脱节器爪断3只。

2　采取的措施
因井而异、动态调整大泵脱节器生产管理、技术管理措施、从源头上抑制大泵脱节器比例持续上升。

211　动态调整大泵脱节器的生产管理方法
(1)根据当月单井的产液、含聚浓度变化动态调整大泵脱节器的洗井排量,采用小排量洗井,中排量化蜡巩固。

在热洗排量的控制上因井而异,采取小排量控制,根据单井的回油温度调整洗井时间,当回油温度达到65℃时,中排量巩固115h 以上:一是防止上返的蜡块回落导致脱节器断脱、卡泵;二是防止大排量巩固时对脱节器上半部冲击过大导致脱节器脱扣。

经实验摸索,认为83～95 mm大泵采用10m3/h小排量洗井,12m3/h化蜡排蜡较为合理,能够防止排量过大引发的脱节器断脱。

(2)洗井过程中因井而异、根据单井的见聚浓度及回油温度返回时间,确定此时热洗井的洗井时间。

热洗质量的好坏不仅取决于站上的来水温度、压力,更为重要的是洗井时间的合理控制。

洗井时间过长易导致清水倒灌油层,影响单井出油;洗井时间过短,在油管内壁及抽油杆表面的死蜡融化不掉,易导致恶性循环,管杆更为严重易导致杆断、漏失,对于大泵井更易造成脱节器断脱。

在洗井时间的确定上不能量化而要根据洗井现场的实际情况而定,这样才能保证单井洗井后化蜡、排蜡彻底,避免恶性循环。

(3)结合单井见聚浓度、产量、含水、功图及油气比资料动态调整热洗周期。

对正常热洗井要依据电流监测资料,结合产量、功图制定热洗周期,做到实事求是,不能单纯地为延长热洗周期而造成杆管结蜡,影响原油产量。

(4)提高脱节器对接的可靠性,提高对接成功率。

在对接方法上要因井而异,在对接前要调整好驴头的对中,70mm带脱节器的泵下泵深度在1000m左右,83～95mm大泵下泵深度700～850m之间,因此在对接方法上要根据泵径选择对接的速度,83～95mm大泵脱节下放速度过快,用力过猛易导致脱节器爪断而上作业。

212　因井而异,技术措施调整要灵活到位
(1)改进大泵脱节器热处理工艺。

热处理是提高材料机械性能的关键,脱节器是连接抽油杆与柱塞的关键部位,尤其在水驱见聚浓度上升的情况下,对材质的性能要求很高,即要有足够的刚度和硬度,又要有足够的塑性和韧性,采用整体分段热处理工艺,脱节器的关键部位要提高热处理质量,满足下井承载要求。

(2)提高脱节器的加工质量和加工精度。

(3)水驱见聚后,脱节器的材质选择也要动态化。

目前脱节器的材质多选择40Cr加工,已不能适应目前的采油工程现场要求,建议83～95mm 大泵材质选择钼镍钢。

(4)对于自动转杆装置动态管理。

将44mm 泵的自动转杆器移至见聚浓度大于80mg/L、泵径83～95mm大泵井上,防止这部分井因自动转杆方法不当,在卸载及转杆过程中发生脱节器脱扣事故。

对于安装在泵径56～57mm井上的自动转杆器,可将见聚浓度低于40mg/L没有出现偏磨的井上的自动转杆器移至70mm带脱节器的井上。

2004年,大庆油田采油六厂某矿将5台44mm泵的自动转杆器移至83～95mm大泵上,将6台56～57mm泵抽油机井上的脱节器移至70mm带脱节器的抽油机井上。

3　结语
(1)2003年下半年大庆油田采油六厂某矿对大泵脱节器的生产管理、技术措施动态调整,见到了一定的效果。

(2)大泵脱节器的加工质量及加工精度还局限于纯水驱阶段,已不适应现场实际,需进一步改善。

(栏目主持　张秀丽)
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油气田地面工程第27卷第2期(200812) 。