论文部分内容阅读
摘要：针对生产现场中聚驱抽油机井脱接器卡爪失效严重的现象，结合现场实际，初步分析了脱接器卡爪失效的原因。结果表明，采出液见聚浓度上升、流压低、参数大容易造成脱接器卡爪失效，并提出了防治脱接器卡爪失效的措施。
关键词：脱接器；见聚浓度；沉没度；预防措施
中图分类号： F325 文献标识码： A
随着聚驱油井见聚浓度的上升，A面积抽油机井检泵井次大幅度上升。脱接器失效占A面积抽油机井检泵井次的比例却直线上升。脱接器失效缩短了聚驱抽油机井的检泵周期，增加了作业的费用，影响了原油的产量，提高了原油吨液成本等一系列恶性后果。通过综合治理，造成检泵施工的主要因素偏磨和卡泵得到有效控制.
一、脱接器失效初步分析
由于受油管直径的限制， 83mm以上的抽油泵活塞不能直接从地面通过内径62mm和76mm油管下入泵内，而必须先将活塞装在泵中随油管一起下井， 然后再下抽油桿， 脱接器是使抽油杆和抽油泵活塞在井下联接的专用对接工具。经过多年不断完善，现场使用的卡爪式脱接器已经能够满足水驱抽油机井开发需要。而在A面积聚驱随着见聚浓度的升高，卡爪式脱接器失效而导致检泵所占比例却直线上升。在作业现场，井下起出失效的卡爪式。脱接器主要表现为卡爪根部断裂，见图1。脱接器卡爪根部的断裂是其本身的结构和受力特点决定的。
在下接头的锁套保护下，脱接器卡爪通过内侧卡槽与下接头连接，见图3。首先，通过这种连接卡爪内侧在上冲程时受到拉力、下冲程受到压力，而卡爪外侧几乎不受力的，从而造成应力传递的不平衡，卡爪内侧成为应力集中区。其次，由于抽油杆柱的柔性，上冲程起始时脱接器的5个卡爪受力不均。此外，从截面上看，脱接器爪内侧要较外侧承受力面积小，也加剧了卡爪根部疲劳断裂的发生，见图2。与水驱相比，聚驱脱接器卡爪受力除产液、工作参数、抽油机井沉没度等因素影响外，最主要的还受到采出液见聚浓度的影响。由于采出液聚合物的粘弹性，而导致卡爪所受拉、压应力急剧变大，进而造成根部的断裂。
2各项参数对脱节器失效的影响
2005年以来，A面积70mm及以上泵径井和脱接器失效井数据统计，见表1。由表1可知，脱接器失效井的冲次、见聚浓度、沉没度等数据都要高于A面积70mm及以上泵径井。
表1A面积70mm及以上泵径和脱接器失效井数据表
2.1 冲次对脱节器失效的影响
（1）交受载荷是井下的承力杆柱系统主要的伤害源，所以说冲次对脱节器失效有直接影响。如冲次为6次/分的抽油机井每年运转3153600次，而冲次4次/分的抽油机井每年运转2102400次，每年运转的差值为1051200次。
（2）上冲程时油管与管内液体的摩擦力与抽油杆上行速度成正比。此外，柱塞与衬套间的半干摩擦力Pf也与冲次成正比。由《抽油杆》有， Pf的表达式为：
Pf=0.94d/δ―140
式中：d―泵柱塞直径；δ―柱塞与衬套间的间隙
2.2 沉没度对脱节器失效的影响
2000年，曾在某进行沉没度与悬点载荷的关系实验。沉没度从井口下降到正常生产值，悬点最大载荷增加了近1倍，而且沉没度最低时悬点载荷达到最大值，悬点最小载荷保持稳定并略有下降，同时上冲程电机的最大电流也大幅度增加，可见沉没度对载荷的影响比较大的，进而对脱节器卡爪造成伤害。由表2可知，脱节器失效井的沉没度低于同期A面积70mm及以上泵的井。不同流压下的井，原油进入泵筒的形态有所不同。当低流压过低时，液体进泵的能力过差，则出现供液不足而发生液击现象，从而使抽油杆、管系统产生震动而失稳，加剧了脱节器卡爪应力集中而失效。再有低流压下，产出混合液中轻组分烃与重组分烃分离，既消耗了大量热量，也增加了液相的粘度。
表2B井不同沉没度下载荷数据
2.3 见聚浓度对脱节器失效的影响
由表1可知，出随着采出液见聚浓度的上升，脱节器卡爪失效井数急剧上升，尤其是当采出液见聚浓度达到300mg/L。聚合物属于粘弹性流体，其流动性能极差。随着油井采出液见聚浓度的上升，采出液的粘度上升、采出液的流动性能相应变差。在上冲程中，采出液与油管间的摩擦阻力相应地大幅度上升，进而增加了脱节器卡爪的载荷。另外，由于抽油机井井斜角未达到标准要求也可加剧脱节器卡爪应力集中而失效。综上所述，聚驱脱节器卡爪失效是受多种因素的制约，影响最大的因素是采出液见聚浓度。
3聚驱脱节器卡爪失效的治理措施
针对聚驱油井见聚浓度的升高，普通脱卡器对聚驱恶劣条件的适应性越来越差的问题。依据脱节器卡爪失效产生的原因，结合现场实际的情况，提出了防治措施。
（1）下入无脱节器抽油泵。在聚驱施工井中，首先，通过调小冲程将4井次76mm油管有脱接器的70mm加长泵换成同级非加长无脱接器泵。其次，在合理匹配参数下将76mm管83mm泵换成70mm泵、将62mm管70mm泵换成57mm泵共计14井次。
（2）下入新型旋转自锁式脱卡器。在聚驱施工井中，下入6井次改进后的新型旋转自锁式脱接器（该脱卡器目前只适用于￠70mm泵）。该脱接器目前使用良好无一口损坏。
（3）合理调整供排关系。沉没度对脱节器卡爪失效有直接影响，保证抽油机井有充足的供液能力很重要。聚驱抽油机井调小冲程20井次，调小冲次54井次，检泵同时换小泵。通过调小参、换小泵，供排矛盾得到一定缓解。
（4）在某厂杆管费用允许的情况下，将非偏心70mm泵62mm管生产的油管换为76mm管。
4结论及认识
（1）采出液见聚浓度的升高是聚驱脱节器卡爪失效的最主要因素。
（2）低沉没度、大冲次也是造成聚驱脱节器卡爪失效的因素。
（3）在条件允许的情况下、避免下入脱节器，应用新型旋转自锁式脱接器可以对聚驱脱节器卡爪失效进行防治。
参考文献：
[1] 王鸿勋，张琪等.采油工艺原理[M].石油工业出版社，1989.
关键词：脱接器；见聚浓度；沉没度；预防措施
中图分类号： F325 文献标识码： A
随着聚驱油井见聚浓度的上升，A面积抽油机井检泵井次大幅度上升。脱接器失效占A面积抽油机井检泵井次的比例却直线上升。脱接器失效缩短了聚驱抽油机井的检泵周期，增加了作业的费用，影响了原油的产量，提高了原油吨液成本等一系列恶性后果。通过综合治理，造成检泵施工的主要因素偏磨和卡泵得到有效控制.
一、脱接器失效初步分析
由于受油管直径的限制， 83mm以上的抽油泵活塞不能直接从地面通过内径62mm和76mm油管下入泵内，而必须先将活塞装在泵中随油管一起下井， 然后再下抽油桿， 脱接器是使抽油杆和抽油泵活塞在井下联接的专用对接工具。经过多年不断完善，现场使用的卡爪式脱接器已经能够满足水驱抽油机井开发需要。而在A面积聚驱随着见聚浓度的升高，卡爪式脱接器失效而导致检泵所占比例却直线上升。在作业现场，井下起出失效的卡爪式。脱接器主要表现为卡爪根部断裂，见图1。脱接器卡爪根部的断裂是其本身的结构和受力特点决定的。
在下接头的锁套保护下，脱接器卡爪通过内侧卡槽与下接头连接，见图3。首先，通过这种连接卡爪内侧在上冲程时受到拉力、下冲程受到压力，而卡爪外侧几乎不受力的，从而造成应力传递的不平衡，卡爪内侧成为应力集中区。其次，由于抽油杆柱的柔性，上冲程起始时脱接器的5个卡爪受力不均。此外，从截面上看，脱接器爪内侧要较外侧承受力面积小，也加剧了卡爪根部疲劳断裂的发生，见图2。与水驱相比，聚驱脱接器卡爪受力除产液、工作参数、抽油机井沉没度等因素影响外，最主要的还受到采出液见聚浓度的影响。由于采出液聚合物的粘弹性，而导致卡爪所受拉、压应力急剧变大，进而造成根部的断裂。
2各项参数对脱节器失效的影响
2005年以来，A面积70mm及以上泵径井和脱接器失效井数据统计，见表1。由表1可知，脱接器失效井的冲次、见聚浓度、沉没度等数据都要高于A面积70mm及以上泵径井。
表1A面积70mm及以上泵径和脱接器失效井数据表
2.1 冲次对脱节器失效的影响
（1）交受载荷是井下的承力杆柱系统主要的伤害源，所以说冲次对脱节器失效有直接影响。如冲次为6次/分的抽油机井每年运转3153600次，而冲次4次/分的抽油机井每年运转2102400次，每年运转的差值为1051200次。
（2）上冲程时油管与管内液体的摩擦力与抽油杆上行速度成正比。此外，柱塞与衬套间的半干摩擦力Pf也与冲次成正比。由《抽油杆》有， Pf的表达式为：
Pf=0.94d/δ―140
式中：d―泵柱塞直径；δ―柱塞与衬套间的间隙
2.2 沉没度对脱节器失效的影响
2000年，曾在某进行沉没度与悬点载荷的关系实验。沉没度从井口下降到正常生产值，悬点最大载荷增加了近1倍，而且沉没度最低时悬点载荷达到最大值，悬点最小载荷保持稳定并略有下降，同时上冲程电机的最大电流也大幅度增加，可见沉没度对载荷的影响比较大的，进而对脱节器卡爪造成伤害。由表2可知，脱节器失效井的沉没度低于同期A面积70mm及以上泵的井。不同流压下的井，原油进入泵筒的形态有所不同。当低流压过低时，液体进泵的能力过差，则出现供液不足而发生液击现象，从而使抽油杆、管系统产生震动而失稳，加剧了脱节器卡爪应力集中而失效。再有低流压下，产出混合液中轻组分烃与重组分烃分离，既消耗了大量热量，也增加了液相的粘度。
表2B井不同沉没度下载荷数据
2.3 见聚浓度对脱节器失效的影响
由表1可知，出随着采出液见聚浓度的上升，脱节器卡爪失效井数急剧上升，尤其是当采出液见聚浓度达到300mg/L。聚合物属于粘弹性流体，其流动性能极差。随着油井采出液见聚浓度的上升，采出液的粘度上升、采出液的流动性能相应变差。在上冲程中，采出液与油管间的摩擦阻力相应地大幅度上升，进而增加了脱节器卡爪的载荷。另外，由于抽油机井井斜角未达到标准要求也可加剧脱节器卡爪应力集中而失效。综上所述，聚驱脱节器卡爪失效是受多种因素的制约，影响最大的因素是采出液见聚浓度。
3聚驱脱节器卡爪失效的治理措施
针对聚驱油井见聚浓度的升高，普通脱卡器对聚驱恶劣条件的适应性越来越差的问题。依据脱节器卡爪失效产生的原因，结合现场实际的情况，提出了防治措施。
（1）下入无脱节器抽油泵。在聚驱施工井中，首先，通过调小冲程将4井次76mm油管有脱接器的70mm加长泵换成同级非加长无脱接器泵。其次，在合理匹配参数下将76mm管83mm泵换成70mm泵、将62mm管70mm泵换成57mm泵共计14井次。
（2）下入新型旋转自锁式脱卡器。在聚驱施工井中，下入6井次改进后的新型旋转自锁式脱接器（该脱卡器目前只适用于￠70mm泵）。该脱接器目前使用良好无一口损坏。
（3）合理调整供排关系。沉没度对脱节器卡爪失效有直接影响，保证抽油机井有充足的供液能力很重要。聚驱抽油机井调小冲程20井次，调小冲次54井次，检泵同时换小泵。通过调小参、换小泵，供排矛盾得到一定缓解。
（4）在某厂杆管费用允许的情况下，将非偏心70mm泵62mm管生产的油管换为76mm管。
4结论及认识
（1）采出液见聚浓度的升高是聚驱脱节器卡爪失效的最主要因素。
（2）低沉没度、大冲次也是造成聚驱脱节器卡爪失效的因素。
（3）在条件允许的情况下、避免下入脱节器，应用新型旋转自锁式脱接器可以对聚驱脱节器卡爪失效进行防治。
参考文献：
[1] 王鸿勋，张琪等.采油工艺原理[M].石油工业出版社，1989.