摘要：杆断脱是油田开发过程中无法回避的问题，由此造成躺井数量上升，自然递减加剧，油井维护工作量增加，作业成本上升，对原油稳产和成本控制造成不利影响。为此，本文以现场数据为依据，通过进一步的理论分析，从流体性质、井斜影响、杆柱组合等六个方面，着重讨论杆断脱的原因，并提出预防对策，为下步控制躺井奠定基础，同时为广大同行提供经验借鉴。
关键词：抽油杆；断脱；腐蚀；偏磨；预防
引 言
抽油杆断脱是造成油田躺井较多的主要原因之一，为进一步控制躺井数量、减少作业成本，对杆断原因深入分析，并提出预防对策十分重要。
1、杆断脱类型
造成杆断脱的根本原因是其承受的拉力超过最大允许应力。主要有两方面的原因：一是抽油杆出厂时存在质量缺陷，实际允许应力小于标准水平，下井后无法满足正常载荷需要。二是在生产过程中抽油杆接箍、本体受到液体冲刷、腐蚀、偏磨等各种外来因素的影响，实际承拉能力逐渐下降，当小于杆柱在生产中承受的最大载荷时，发生断脱。依据现场统计数据抽油杆断脱的形式可分为以下四种类型：
（1）、杆材质量原因。断脱部位位于杆本体或靠近接箍区域，截面平滑，外部无伤痕，主要是内部材质问题所致。就承受拉力而言，杆两端变径部分为薄弱点，由于制造过程中工艺不合格，易造成此处应力集中发生杆断。为非主要断脱类型。
（2）、杆柱设计不合理，超出允许应力，抽油杆被拉细最终被拉断。为非主要断脱类型。
（3）、由于井液腐蚀原因，杆本体形成坑点腐蚀造成应力集中，发生断脱。为非主要断脱类型。
（4）、抽油杆达到使用年限，发生疲劳断裂，为主要断脱类型之一。
（5）、由于诸多原因导致管杆发生偏磨，造成杆体、接箍一侧偏磨严重，厚度变薄，超过允许应力极限，造成杆断脱。为主要断脱类型之一。
2、杆断脱原因剖析
（1）、流体性质影响。
油田开发阶段不同，受地层沉积环境影响，油井产出液性质发生变化，含水更高、矿化度高、腐蚀性强。对抽油杆产生坑点腐蚀，造成应力集中，超出允许应力范围时，导致杆断。
（2）、井斜的影响。
在油井生产过程中，由于井斜的存在，抽油杆无可避免的与油管发生碰撞和摩擦，导致偏磨杆断。
（3）、杆柱设计问题。
①、较浅泵挂的油井自井口开始无规律偏磨，主要是由于底部抽油杆加重不够，上冲程过程中由于存在惯性力，光杆开始下行时，由于泵挂较浅，抽油杆上行不会及时停止，造成全井段挤压，抽油杆弯曲变形，与油管磨擦，形成全井段偏磨的现象。
②、抽油杆发生中上部偏磨，主要是由于冲次太快，虽然采取底部加重的措施，但是由于泵挂较深，存在力的传递滞后的现象，造成上下部抽油杆运行不一致，光杆开始下行时，底部抽油杆仍然上行，从而在中上部形成挤压部位，抽油杆受力弯曲，引起偏磨。
如果油井冲次太快，同时又缺少必要的底部加重措施，两方面综合原因，造成油井正常生产时，中上部抽油杆受力弯曲，引起偏磨。
③、抽油杆底部偏磨是正常的、不可避免的，承载油管内液柱重量，由抽油杆、活塞到固定凡尔、泵筒、油管的变化，必然造成油管受力变化，引起弯曲，造成偏磨。
（4）、出砂井、结蜡井井卡后载荷增加发生杆断。
由于日常管理不到位，日常巡检未能及时发现，造成抽油杆受力瞬间发生巨大变化，造成严重伤害，发生杆断。主要表现形式为抽油杆被拉细。
（5）、作业操作不当，损坏杆体等原因，腐蚀点集中，造成杆断。
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抽油杆装卸过程中发生磕碰现象，起下抽油杆、更换杆接箍过程中由于管钳啃咬，产生伤痕，下井后易在此处形成腐蚀集中，表面粗糙度增加，偏磨加剧。易造成杆体应力腐蚀断、偏磨断。
（6）、液击现象对抽油杆造成的损坏。
严重供液不足井，在下冲程过程中，存在液击现象，抽油杆受到较大的冲击力，连接部位易造成损伤，最后在薄弱部位发生断脱。同时易造成油管断脱发生落井事故。
3、防偏磨、防断脱主要对策
总的来讲，主要有四个方面：一是减缓腐蚀，二是减缓偏磨，三是提高施工质量，四是提高加工质量。本文着重讨论第一、二两个方面。
（1）、抗磨油管和抗磨节箍配套使用。原理：在油管内壁衬套了一层树脂，并将普通抽油杆节箍更换为抗磨节箍，由于抗磨节箍通过特殊处理，表面镀一层光滑的金属，因此将原来抽油杆节箍与油管内壁铁与铁之间的摩擦，改变为光滑的节箍与树脂摩擦，加上原油的润滑作用，使摩擦系数大大减小，同时内衬层具有一定的厚度，达到3.5mm，因此大大减小了偏磨，延长了管杆的使用寿命，从而提高检泵周期。
（2）、抗磨副和扶正器组合使用。原理：抗磨副就是很短的抽油杆，长度有5 m、7m两种型号，本体经过特殊处理镀一层光滑的金属，并装有套在本体上能够滑动的扶正器，可以压缩，最大外径超过油管内径2-3mm，下入井筒后只要冲程不超过杆长，本体扶正器将固定在油管内壁上，起到扶正作用，与以往扶正器随抽油杆同时运动有所不同，同时由于杆本体加粗、长度变短，同样的受力状态下弯曲的程度与普通抽油杆相比也大大减小。为适用不同的井和起到加重杆的作用，直径有25、28、30、32mm四种型号。
（3）、耐磨节箍的使用。根据目前现场情况来看，抽油杆偏磨有大部分是杆接箍偏磨。引进耐磨节箍以代替普通抽油杆接箍，其外径、扣型与普通杆节箍相同，但是钢材型号高，而且接箍表面采取了电镀技术，使其外表面十分光滑，在抗耐磨方面有一定的效果。
适用范围：此项技术由于只是更换了接箍的性能，没有扶正装置，因此尽量不单独使用，必须配合扶正器才能取得更大的效果。
（4）、旋转井口的使用。工作原理：将普通井口法兰更换为旋转井口，将油管柱直接与井口连接，通过地面装置或人为作用来旋转井口，从而带动井下油管柱整体旋转，使油管形成比较均匀的偏磨，延长油管的使用寿命。
（5）、加重尾管。加重尾管后,油管在抽油杆增载、卸载过程中,发生交变载荷时，减少蠕动，使油管始终处于拉直状态，从而减少了油管本体的偏磨，但是这样一来会增加额外的油管投入费用。有时采取油管锚固定油管的做法，以减少油管的蠕动，同样可以做到减少偏磨，但是现在使用的DJM油管锚需要通过液体打压座封，解封时也需要从套管灌水，平衡压力差，进行解封，时常发生卡油管锚事故，目前在临南油田基本不使用。
（6）、加重抽油杆。为使抽油杆在下行过程中能够达到上下同步，一般在杆柱组合下部使用25mm普通抽油杆或42 mm灌铅加重杆，依靠重力使杆柱下行速度增加，从而使偏磨点下移，在偏磨段加以扶正器辅助从而减少管杆的偏磨。该项技术由于要求底部抽油杆以直径增加的方式来增加重量，所以直径要比常规底部抽油杆要大，往往发生底部严重偏磨的现象，尤其是在底部未加装扶正器的情况下，该现象更加明显。
（7）、优化制度，降低冲次。合理的生产参数应该是长冲程慢冲次，使抽油杆在上下运动过程中，运动缓慢，受力均匀惯性载荷影响小，上下行趋于一致，减少了抽油杆的弯曲，避免了偏磨。临南油田进入中后期开采，以保证足够的液量来保证原油产量，因此降低冲次的做法受到很大的限制。
5、结论：
杆断脱共分为五种类型，其中杆疲劳断裂和偏磨引起的断脱两种类型为杆断脱的主要形式。通过对杆断原因深入的剖析，造成杆断脱的主要原因有：流体腐蚀、井斜偏磨、杆柱设计不合理等六个方面，并提出了详细的治理对策，按有效的程度来讲依次是抗磨油管、抗磨副、耐磨接箍、扶正器、加重抽油杆，由于抗磨类成本较高，只适用于及个别严重偏磨、多次维护井，因此目前主要使用扶正器类和加重抽油杆。
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论文作者:侯主芳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
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