抽油杆疲劳断裂原因分析及治理

抽油杆疲劳断裂原因分析及治理
摘要：有杆泵机械采油已经成为当前石油开采的重要方式。

但是由于抽油杆会
发生疲劳断裂现象，影响到正常的石油开采工作。

因而，应深入分析造成抽油杆
疲劳断裂的原因，结合实际采取一定的针对性措施，延长抽油杆使用寿命。

本文
就此结合实际分析了其疲劳断裂的原因，然后详细阐述了相应的解决措施。

关键词：抽油杆；疲劳断裂；原因；治理
油田地质的环境复杂，抽油杆断裂事故非常常见。

造成抽油杆断裂的原因既
有内因。

在分析其原因过程中，仍要结合石油开采工程实际。

这样才能提出有效
的解决措施，保证抽油杆的正常使用。

一、概况
针对我厂的采油状况，对其中出现断裂的抽油杆进行调查。

抽油杆断裂事故
占到了油井开采事故的30％了以上，可以说抽油杆断裂已经成为影响油田开采工
作的关键因素。

造成抽油杆断裂的主要原因包括疲劳、使用不当、锻造热影响等。

二、造成抽油杆疲劳断裂的原因
1.锻造热影响
锻造热形成的影响区位置在距离外螺纹接头断面250毫米以内的抽油杆杆体。

据有关数据统计，锻造热影响区造成的抽油杆断裂概率超过60％。

也就是说锻造
热影响区是造成抽油杆断裂的主因。

通常，为了减少锻造热影响区造成抽油杆断裂，会提出比较严格的温度要求。

而一旦温度过高或者过低，就会造成抽油杆金
属形变，出现残余高拉应力，使得材料的强度、韧性下降，从而造成抽油杆断裂。

2.使用应力超出
当抽油杆在上下运作时，会发生相应的形变。

在这些形变阶段中，有可能出
现抽油杆某部位的局部栽面缩小，也就是缩径现象，从而导致抽油杆断裂。

对于
此种问题，一般会使用组合杆柱，合理分布应力。

同时，还需要注意结合石油开
采工作实际，合理使用抽油杆，从而避免抽油杆应力超出。

3.疲劳极限
当抽油杆在井下作业过程中，在上下冲程时，会受到摩擦力、液体流动等的
作用力。

这时抽油杆就会在各种力的作用下发生形变，且会一直承受拉力、应力、压力等相互变换的力。

这样就会使抽油杆表面材料变化，产生集中应力。

长此以往，便会发生抽油杆断裂问题。

4.使用不当
抽油杆使用不当也会造成疲劳断裂问题。

如将级别不同、新旧程度不同的抽
油杆混合使用。

或者是在运输、装卸、贮存、使用中，存在不规范操作也会导致
抽油杆断裂。

另外，如果工作人员不按照规定进行抽油杆的日常未出，也会使得
抽油杆出现腐蚀断裂的问题。

三、抽油杆疲劳断裂的治理方法
1.选择高强度的抽油杆
抽油杆的选择应当依据石油开采工作需求，从实际情况出发选择合适的高强
度抽油杆。

目前，市场上较为常见的抽油杆包括以下几种:
一是玻璃钢抽油杆。

这种抽油杆具有强度高、耐腐蚀，且弹性好的特点。

比
如说玻璃钢抽油杆的的强度与同一类型的D级钢杆相似，但其重量却只有D级钢
杆的三分之一，弹性是D级钢杆的四分之一。

运用这种抽油杆最大的好处就是能
有效环节抽油机悬点负荷，从而达到延长抽油杆使用期限的目的。

二是高强度的
H级杆。

它比D级同型号的抽油杆强度要高30％。

即便是相同的载荷环境中，其
疲劳寿命也能高出一倍。

三是柔性抽油杆。

这种抽油杆主要是有结构稳定、金属
断面值小、伸长量小的密封钢丝绳组成。

其弹性模量只能达到钢制抽油杆的70％。

但其重量仅是同型号钢制杆的70％。

其应用优势主要在于柔韧性较好、耐磨损、
耐腐蚀，能有效减少抽油杆的腐蚀、磨损疲劳。

通常，石油企业比较青睐选择抗
破坏力和耐腐蚀性能强的抽油杆。

一般按照工况，可以根据对应强度的抽油杆。

普通的抽油杆强度包括C、D、K、KD级，：高轻度的H级抽油杆分为HY、HL、KHL三种类型。

另外，需要注意的是随着我国科学技术的发展，抽油杆的研究工
作也在不断进步，越来越多的高强度抽油杆被研发出来。

石油开采企业更应结合
实际需求，合理选择。

只有这样才能保证抽油杆的使用质量。

2.优化抽油杆匹配方案
在实际应用方案的选择中，石油开采企业应根据井深、地质环境等情况合理
选择抽油杆匹配方案，从而提高抽油杆的使用性能。

比如在深抽井中，可以按照“长冲程、慢冲数”的设计理念配套长冲程的立式
抽油杆。

这种抽油杆具有抽成损失少、运行稳定等优点，非常适合深抽井的作业
环境。

另外，在匹配抽油杆时，还可以按照以下原则：放大抽油机机型，则要减
少5型机用量；放大抽油杆杆径，则要配以小井眼杆扣，并减少抽油杆用量等。

总之，只有合理匹配抽油杆，才能有效减少抽油杆的疲劳断裂问题，确保石油开
采工作的顺利进行。

3.加强抽油杆的管理
在抽油杆的日常使用和维护中，要做好其管理工作，尽早发现其质量隐患。

只有这样才能做好抽油杆疲劳断裂问题的预防。

首先，工作人员要根据相关规定做好抽油杆的检查、修复等工作，保证质量
不合格的抽油杆不会下井。

如按照分类标准进行管理的抽油杆，先由采油、作业
等有关部门摸清油井抽油杆详细情况，明确抽油杆使用周期（或运行频次），然
后根据抽油杆的外观有无腐蚀、偏磨等情况上报回收任务计划，根据使用周期确
认属于哪种类型抽油杆。

其次，应当制定相应的管理制度，明确管理人员职责，
使其能够规范、合理地开展管理工作。

比如要求工作人员在使用完抽油杆之后，
应及时进行清洗、清蜡，并根据规范合理搬运，从而避免出现完全变形问题，造
成抽油杆应力疲劳断裂问题。

最后，在信息时代背景下，要加强对信息技术的应用，提升抽油杆的使用性能。

比如联合生产厂家，建立完善的信息管理系统，并
对抽油杆进行等级分类、日常维护记录等工作。

总的来说，加强抽油杆的管理也
是有效预防抽油杆疲劳断裂问题的重要途径。

综上所述，造成抽油杆断裂的原因非常多。

但若要真正做到有效预防，则还
应当深入其中发现造成断裂的主要原因，然后再采取合适的方法，保护抽油杆，
提高其使用性能。

只有这样才能有效减少抽油杆断裂的概率，保证油田开采工作
的顺利进行。

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