抽油杆断脱机理及防断脱对策研究

摘要

抽油杆在机抽井生产中起着传递动力的作用，长期在交变载荷的作用下做周期性的往复运动，并且井下条件复杂，极易造成抽油杆的断裂，严重影响油田的原油产量和油井维护费，增大了吨油成本。本文对塔河油田造成抽油杆断、脱失效的影响因素进行深入分析。 针对塔河油田稠油井和稀油井抽油杆断脱情况，分别从泵挂深度、交变载荷、使用时间、含水率和含H2S等影响因素进行了分析。油井分析结果显示抽油杆断脱主要因素为疲劳损坏，同时，在设计时使用系数偏大，进而油井沉没度较大，导致抽油杆下部下行程受压力影响、上行程受拉力影响，在交变力作用下损坏几率增大。统计结果表明对稠油井，随着含水率的增加断脱次数减小，而稀油井断脱次数随含水率的增大而增大。含H2S高的井发生断裂的几率比低浓度的井大的多。对已断脱抽油杆进行了失效实验分析，分别利用光谱仪金相显微镜对成分和结构进行了分析，分析结果表明抽油杆在交变载荷作用下并做周期性的往复运动，在应力与酸性腐蚀介质共同作用下，抽油杆表面发生电化学腐蚀和应力腐蚀后，产生腐蚀坑及小裂纹，并成为疲劳裂纹的起因，裂纹在应力和腐蚀介质的作用下继续扩大，最终导致抽油杆断脱。 为防止抽油杆断脱，以提高其使用效率，本文提出了合理优化设计抽油杆的对策。为了对抽油杆系统进行优化设计，首先对抽油杆系统优化理论进行了分析和研究，对影响抽油杆断脱的各影响因素给与了综合考虑，开发了机抽井抽油杆设计及校核系统程序。在完成理论研究及软件开发后，对现场应用实例进行了分析和计算，优化设计后的抽油杆管柱现场应用及校核结果进一步验证了本文对抽油杆防断脱影响因素的理论研究及优化设计的正确性。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

第二章 塔河油田抽油杆断脱影响因素分析

2.1塔河油田抽油机井生产现状及抽油杆断、脱总体情况

2.2塔河油田抽油杆断脱影响因素分析

2.2.1稠油井抽油杆断脱影响因素分析

2.2.2稀油井抽油杆断脱影响因素分析

2.2.3抽油杆断脱失效实验分析

2.3 小结

第三章 抽油杆防断脱对策研究

3.1修护杆使用系数确定方法

3.1.1抽油杆材料指标

3.1.2理论基础及计算方法

3.1.3断脱井实际参数分析

3.2抽油杆优化设计研究

3.2.1稀油井抽油杆优化设计

3.2.2稠油井抽油杆优化设计

第四章 程序研制开发与实例分析

4.1机抽井抽油杆设计及校核程序的开发

4.1.1程序简介

4.1.2 程序界面及说明

4.2塔河油田断脱井实例设计及验证

4.2.1实例基本情况

4.2.2 机抽井实例分析

4.2.3机抽井优化结论

结论

参考文献

致谢