螺杆泵抽油杆柱工况诊断与断脱失效分析
抽油杆断脱原因分析
抽油杆断脱原因分析抽油杆断脱是指在油田钻井、采油和注水作业中，抽油机或注水泵上的抽油杆出现断裂或脱落的现象。
这种情况会给油田生产带来严重的影响，不仅增加了维修成本，还降低了产量，甚至可能引发安全事故。
对抽油杆断脱的原因进行分析，对于改善油田生产效率和保障作业安全具有重要意义。
一、设备故障设备故障是导致抽油杆断脱的主要原因之一。
由于抽油杆在长期高强度工作的情况下，可能会出现磨损、腐蚀或疲劳等情况，导致其强度下降，最终断裂或脱落。
抽油机或注水泵的链条、链轮、齿轮等传动部件如果出现故障，也会影响到抽油杆的正常工作，从而导致抽油杆断脱。
为了减少设备故障对抽油杆的影响，必须加强设备的日常维护和定期检修工作，并及时更换受损的部件，提高设备的可靠性和安全性。
二、操作不当操作不当也是导致抽油杆断脱的重要原因之一。
在油田作业中，如果操作人员操作不当，比如拉升或降低速度过快、启停频繁、负载过大等，都会对抽油杆产生不利的影响，容易引发断脱事故。
抽油杆的连接件如果安装不当或者强度不够，也会成为抽油杆断脱的隐患。
加强操作人员的培训和管理，规范操作流程，严格执行操作规程，对于减少操作不当带来的风险，具有十分重要的意义。
三、工况恶劣在油田作业中，可能会遇到一些特殊的工况，比如温度过高、压力过大、井筒环空过大等情况，这些因素都会对抽油杆的正常工作产生不利影响，容易导致抽油杆断脱。
特别是在高温、高压、硫化氢等严峻环境下，抽油机和抽油杆容易受到腐蚀和疲劳的影响，进而导致抽油杆的断裂或脱落。
针对不同的工况恶劣情况，必须采取合适的措施，比如加强防腐处理、增加润滑剂、降低负载等，以提高抽油杆的耐久性和可靠性。
四、材料质量抽油杆的材料质量对于其耐久性和可靠性具有重要的影响。
如果抽油杆的材料质量不达标，意味着其抗拉强度、抗压强度、抗腐蚀性等指标都无法满足要求，容易在实际作业中出现断裂或脱落的情况。
必须对抽油杆的材料质量进行严格把控，确保其符合国家标准和行业要求，从源头上杜绝因材料质量问题而导致的抽油杆断脱事故。
螺杆泵抽油机油杆断脱原因分析与讨论
螺杆泵抽油机油杆断脱原因分析与讨论30-48井区摘要：螺杆泵采油系统是80年代初发展起来的一种新型采油机械，由地面驱动的电机的转动带动井下泵的转子旋转，通过油杆的离心力使油液从抽油杆与油管的环形空间流到地面。
抽油杆柱旋转所受的流体粘性摩阻以及流体在环形管道空间中的流动摩阻大，使油杆断脱频繁，为了提高油井生产率，降低修井成本，今对本井区螺杆泵抽油机的工作原理与断脱原因进行分析与讨论。
关键词：螺杆泵断脱偏磨卡泵结垢前言30-48井区使用螺杆泵抽油机的油井---柳29-49，柳29-48，柳29-46油杆断脱频繁，修井次数多，且螺杆泵抽油机成本费用高，为了提高油井生产率，降低修井成本，今对本井区螺杆泵抽油机的工作原理与断脱原因进行分析与讨论，希望能找出有效的治理方法，提高螺杆泵抽油机的工作效率。
一、螺杆泵工作参数对摩阻的影响井区使用的螺杆泵采油系统是80年代初发展起来的一种新型采油机械。
它由地面驱动的电机的转动带动井下泵的转子旋转，通过油杆的离心力使油液从抽油杆与油管的环形空间流到地面。
电机旋转产生的能量除了用于泵自身的能量消耗外，还有相当一部分能量要用于克服抽油杆柱旋转所受的流体粘性摩阻以及流体在环形管道空间中的流动摩阻，因此，抽油杆所受的扭矩是比较大的，扭矩的大小与油杆是否断脱有直接联系，所以，怎样控制好螺杆泵井的工作参数，使其在一个比较合适的摩阻的条件下运转，是我们首先讨论的。
1、抽油杆直径对抽油杆旋转所受摩阻的影响地面驱动螺杆泵工作时，地面驱动头通过抽油杆柱带动地下螺杆泵旋转，抽油杆柱将会受到环空管道内油液的摩擦阻力矩的作用。
假设抽油杆柱为等直径（忽略节箍），流体为牛顿流体，则抽油杆柱所受流体摩阻力矩M为：M=πμd12d22 Lω/ d22 - d12式中μ—液体动力粘度，Pa.sω—抽油杆柱旋转角速度，rad/sL —抽油杆柱长度，md1, d2—抽油杆柱直径和油管直径式中可见，油管中抽油杆旋转所受到的流体摩阻力矩M与抽油杆直径有很大的关系，在油管d12不变的情况下，增大抽油杆直径，则摩擦阻力力矩急剧增大。
抽油杆断脱原因分析
抽油杆断脱原因分析抽油杆是油井中传递动力和支撑泵心的关键设备，它的安全运行对油井的生产和经济效益至关重要。
然而，在实际的生产过程中，抽油杆往往会因为断裂或脱离而引发一系列的问题，严重影响油井的生产和安全运行。
本文对抽油杆断脱的原因进行分析，从而提高油井的生产效率和安全性。
一、抽油杆的设计和使用条件抽油杆的设计和使用条件是抽油杆断脱原因的重要因素。
抽油杆的设计应考虑井深、井口载荷、井眼直径、油层压力等多种因素，才能满足井况的需求。
同时，在使用过程中，需要严格控制拉力、扭矩等参数，避免抽油杆过度弯曲、锁死，导致抽油杆变形、疲劳破坏、断裂和脱离等事故。
二、油井环境和工艺条件油井环境和工艺条件对抽油杆断脱也有重要影响。
油井环境有时会存在腐蚀、磨损、砂石等情况，使得抽油杆表面出现缺陷，导致裂纹、断裂等事故发生；而油井沉积物、结垢等也会影响泵心的工作状态，使得抽油杆的受力分布不均，从而导致抽油杆断裂。
此外，一些工艺条件如温度、压力、间隙、润滑等也会对抽油杆产生影响，例如温度过高或过低，泳架条件不良，润滑不足等都会导致抽油杆的磨损和损坏。
三、操作和维护操作和维护对抽油杆安全和寿命也有着至关重要的作用。
操作时应注意调节好拉力、扭矩，在离心泵等辅助设备启停、调节过程中控制好抽油杆的受力情况；同时，定期进行维护检查、清洗检修和润滑保养，及时发现和处理抽油杆的缺陷和故障。
综上所述，抽油杆断脱原因的复杂性和多样性需要我们从多个方面进行分析和解决。
合理的设计和使用条件、良好的油井环境和工艺条件、规范的操作和维护，都是提高抽油杆运行效率和安全性的关键措施。
油井故障分析之：油杆断脱分析
三原因分析
3.2、井下座封器的影响
当生产管柱有封隔器时,靠生产管柱的自重进行座 封,使管柱产生弯曲,在生产过程中弯曲段油管与 抽油杆产生磨损,从而降低了抽油杆的寿命。
01
3.3 高含水率的影响 产出液含水越高,偏磨越严重。原因是产出液含水率低时,管杆摩擦面 处于良好的油润滑状态,动摩擦因数较小,磨损较轻;当产出液含水高 时,管杆摩擦处于水润滑状态,动摩擦因数大大增加,加快了管杆磨损。
油井故障分析之抽油杆断 脱
二零零七年五月
葡北采油工区
一．实例分析
二．诊断方法
1
三．断脱原因
四．预防措施
2
提
纲
一 、实例分析
1、一般井：神242井油 杆断脱
2007年4月18日发现该 井不出液，停机时配重 箱在下死点，并撞击枕 木，功图显示泵不工作。
实例分析
一般在断脱后液 面随时间的推移 略有增加，但该 井由于处于刚刚 调参后不久，故 在液面上不能体 现。
(2)热影响区
在锻造过程中，由于沿纵向的非均匀加热使抽油杆产生 热塑性变形，从而在热影响区段产生纵向的高残余拉应力 和金相组织粗大 。
三、原因分析
2、机械损伤的影响
在运输、储存过程中可能受到人为的机械损伤 ： 杆体表面被擦伤或碰伤而出现凹坑、刻痕 这些表面缺陷就会因局部应力集中而形成疲劳源，导致
疲劳断裂 当处于腐蚀环境中，这些凹坑和刻痕还会加快腐蚀的速
02 原因分析
原因分析
四．液击现象： 供液能力差的油井产生的液击，大大加快了抽油杆 的疲劳损坏。
三、原因分析
五．预紧力不足的影响
当预紧力不足时，抽油杆外螺纹接头不仅 受到较高的应力幅度的作用，而且由于外 螺纹接头在接箍中摇动还要受到弯曲应力， 就可能发生早期断脱。
抽油杆断脱的成因分析与防治对策
抽油杆断脱的成因分析与防治对策抽油杆是油井中连接地面动力机械和井底油管的重要设备，在正常生产中起到非常重要的作用。
然而，抽油杆断脱现象的出现会严重影响油井的正常生产，甚至会导致油井停产，给油田的生产带来很大困扰。
究竟抽油杆断脱是如何发生的，我们需要对其成因进行分析，然后制定相应的防治对策。
一、成因分析1.抽油杆粘滞油井在生产过程中会产生大量的沉积物，若未及时清除，则会在抽油杆表面粘附大量淤泥。
随着沉积物的增多，摩擦力不断升高，以至于杆身与钻井管壁之问的摩擦力超过了抽油杆的承受能力，最终导致抽油杆发生断脱。
2.抽油杆过度拉伸抽油杆在遇到过度拉伸时，杆体容易发生形变、位移或破裂等严重问题，尤其是在乏油或枯水区产生的抽油杆拉断部分多由于过度拉伸引起。
过度拉伸的原因可能是因为生产条件不佳，造成井下油管中的液柱失衡；或是由于动力机械的不正常操作，使得抽油杆过度拉伸，最终导致抽油杆断脱。
3.抽油杆腐蚀油井环境恶劣，含盐、含硫等腐蚀因子，容易侵蚀抽油杆，同时也会容易受到沉积物的侵蚀。
抽油杆因腐蚀而形成了弱点，一旦断脱，将会对油井产生灾难性的影响。
二、防治对策要避免抽油杆粘滞问题，最好的办法就是定期清洗抽油杆。
清洗可以去除沉积的淤泥和杂质，有效减少抽油杆表面的摩擦力，一定程度上防止抽油杆的断脱。
需要在控制抽油杆的拉伸过程中严格控制因素，确保动力机械正常操作，保证井下油管中的液柱平衡，避免因过度拉伸导致的抽油杆破裂断脱。
应警觉地关注抽油杆的腐蚀状况，一旦发现腐蚀，应立即修缮或更换抽油杆，以确保其在正常的生产条件下顺畅工作。
总而言之，掌握抽油杆断脱的成因和防治对策，可以在油田生产中得到很好的应用，帮助油井充分发掘石油资源，并确保其生产条件的稳定和可靠。
抽油机井抽油杆断脱判断及原因分析
ａ ｏ （ ２）
一
液体抽不下去 ，液面 自然上升。功图反映为一条与载荷线平行的
直线 ，位 置 在下 载荷 线 附近 。
２ ． ３ 经 验 法 判 断
杆 断 时 用 管 钳 转 动 封井 器 ，看钢 丝 绳 是 否 能 转 动 ，若 能 转
动 ，说明抽油机杆断 。根据杆的吃力情况可以判断杆断的大体位
置。
３ 实例 分 析
将公式 （ １） 代入公式 （ ２）中得 ：
７’
Ｐ ｏ ＝（
＋ ０ ． ５ ６ ２ ５ Ｐ ｍ 。 ） Ｓ Ｆ
（ ３）
３ １ 问题发 现
公式 （ ３） 即 为 计算 满 足 抽 油 杆 强度 所 允 许 的悬 点 最 大 载 荷
用下发生的疲劳破坏。统计现场抽油杆断脱井 情况，认为抽油杆 断脱不是在最大拉应 力下发生，而是在交变应力作用下发生的疲
劳 破 坏 。如 果在 最 大拉 应 力下 发 生破 坏 ，那 么 抽 油杆 的断 脱将 主
抽油杆 断脱后 ，驴头 的载 荷只有剩 余杆 的 自重 ，明显 减 小。当抽油杆上行程时由于井下一端负荷小 ，靠平衡块的重量即 可将驴头拉起 ，电机作功小电流下降 ；当抽油杆下行程时由于井
井 出现 的 杆 断 问题进 行 综合 判 断 ，分 析 问题 原 因 ，制 定有 效措 施 。 关键 词 抽 油机 井 抽 油杆
随着油田开采进入高含水后期 ，开采难度增加 ，机械强采
力度 进 一步 加 大 ，抽 油机 井 抽 油杆 断脱 事 故 的发 生频 率 也 随之 增 加 ，给 油 田 的正常 生 产管 理 带来 诸 多 困难 ，不 仅 维护 性 措施 工 作
抽油杆断脱分析与防治对策
抽油杆断脱分析与防治对策抽油杆断脱是油井采油过程中常见的问题之一，它严重影响了油井的正常生产。
抽油杆断脱的原因有很多种，主要包括抽油杆本身的质量、运行环境的变化、设备设计和生产组织等因素。
本文将从原因、预防和治理三个方面，对抽油杆断脱分析与防治对策做一个概述。
一、抽油杆断脱的原因1.抽油杆本身的质量抽油杆在使用的过程中，由于承受着较大的拉伸、弯曲和振动等力，如果抽油杆的质量无法保证，容易出现抽油杆的断脱情况。
2.运行环境的变化油田环境的变化也是导致抽油杆断脱的重要原因，包括地面的温度、井深、地沟深度等因素。
这些因素会增加抽油杆向上运行时所承受的压力，进而使得抽油杆发生断脱。
3.设备设计与生产组织如果抽油杆的设计和生产组织出现问题，也容易导致抽油杆断脱。
比如抽油杆的加工精度不够、无法满足要求，或者在使用过程中因为疏忽而没有及时保养、维修等。
1.加强检查和维护对抽油杆进行定期的检查和维护，能够有效地预防抽油杆的断脱。
通过对抽油杆进行检查，能够发现抽油杆的问题，及时进行维护，预防问题进一步扩大。
2.加强质量控制对抽油杆的制造和加工过程进行严格的质量控制，确保抽油杆的质量符合标准。
同时，对于抽油杆的检测和测试也要保证到位，筛选出不合格的抽油杆，减少不必要的风险。
3.保持良好的环境对于油井的环境，需要保持良好的维护。
对于井口区域，要进行清理和保洁；对于周边地区，要杜绝垃圾堆积和大面积工程施工，以避免沉降和地质变化的影响。
1.采用防窜器和密封环为了防止抽油杆发生断脱，可以使用防窜器和密封环。
防窜器安装在抽油杆和井口间，可以减少杆的摆动和振动；而密封环则可以防止水等介质渗入井筒。
2.采用鞍钢支架鞍钢支架通过利用液压缸和钢丝绳等设备，可使钻机平稳的运行。
支架可以加强滑动环、减少抽油杆的摆动，从而避免抽油杆的断脱。
3.提高生产技术水平提高生产技术水平，采用新的技术手段，如模拟仿真、流体动力学等，为油井的生产提供更加科学和有效的支持。
抽油杆断脱原因分析
抽油杆断脱原因分析抽油杆断脱主要有以下几个原因：1. 载荷过大：抽油杆在工作过程中承受巨大的载荷，如果油井产能超过设计范围，或者泵杆过长或过重，都会导致抽油杆承受更大的载荷，从而增加断脱的风险。
2. 材料质量不合格：抽油杆通常由高强度的合金钢制成，如果材料质量不合格，会导致抽油杆的强度不足，容易发生断裂或脱落。
3. 抽油杆疲劳损伤：由于油井工况的变化以及抽油杆的工作负荷，抽油杆会长期处于循环应力的作用下，导致疲劳损伤。
如果抽油杆经过长时间的疲劳循环后，未及时更换或维修，就容易出现断脱现象。
4. 抽油杆结构问题：抽油杆的结构设计是否合理也会影响其断脱风险。
抽油杆的螺纹连接是否牢固，是否存在设计缺陷等。
5. 抽油杆的安装和维护问题：抽油杆在安装过程中需要严格遵守操作规程，如果安装不当、固定不牢或者维护不及时，都会增加抽油杆断脱的概率。
针对以上原因，可以采取以下措施来预防和解决抽油杆断脱问题：1. 加强油井动态监测：及时了解油井的工作负荷，确保抽油杆的承载能力和油井产能相匹配，避免载荷过大。
2. 优化抽油杆材料：选择高强度的合金钢材料，确保抽油杆的强度和耐久性。
3. 做好抽油杆的维护保养：定期对抽油杆进行检查，发现问题及时进行更换或维修，避免疲劳损伤。
5. 严格遵守操作规程：在抽油杆的安装和维护过程中，严格按照操作规程进行操作，确保安装牢固可靠，及时维护，防止问题产生。
抽油杆断脱是一个复杂的问题，需要从多个方面进行分析和解决。
通过加强动态监测、优化材料、做好维护保养、优化结构设计以及严格遵守操作规程等措施，可以有效预防和解决抽油杆断脱问题。
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据 油井 产量及 泵 的工况 点所 在特性 曲线 图上 的位置
和 泵 的 特 性 参 数 ， 断 泵 与 油 层 匹 配 状 况 及 泵 工 况 判 较 差 的 原 因 。 １ ９ 年 ， 金 榜 等 设 计 了 以 工 况 测 ９９ 崔
试 和 回放诊 断为 主 的 ２步 工 作 步骤 ， 即先 采 集存 储
矩 和承 受载荷 的作 用 。 因此 ， 卡 子 与驱 动 头 的驱 方
动 轴 连 接 处 是 测 取 光 杆 受 力 的 最 佳 位 置 。在 方 卡 子
ａ 电 流 法 即 通 过 测 试 驱 动 电 机 的 电 流 变 化 ） 来 诊 断泵工作 状况 。
ｂ 扭 矩 法 对 光 杆 进 行 扭 矩 测Байду номын сангаас试 ， 光 杆 工 ） 以
了解 螺杆泵 井 的转 速 、 扭矩 和载荷 等参 数 ， 过与理 通
收 稿 日 期 ：０ ０ ０ ８ ２ １ — ３ ２
作 者 简 介 ： 丽 英 （ ９ ７ ） 女 ， 北 迁 安人 ， 程 师 ， 要 从 事 设 备 节 能 管 理 工 作 。 陈 １６ 一 ， 河 工 主
第３ ９卷
来 诊 断 泵 的工 况 。
单 螺杆 泵 的诊断分 析 。诊断 系统 主要 由专用 的光杆 载 荷 、 矩 和转速 测 试 传 感器 、 号 传 输装 置 、 据 扭 信 数 采集 和转换 装置 、 据 采 集软 件 和 螺 杆泵 采 油 系统 数 优 化 软件等 组成 ， 用 光 杆 因受 扭 转 力 和轴 向拉力 利 而发 生扭转 和拉 伸变 形 ， 采 集 到 的 变形 信 号转 换 将 成 能够 被计 算机 采用 的数 字 信 号 ， 现井 下 单 螺杆 实
抽 油光 杆静止 时 的载荷 和运 动时 的载荷 、 矩数 据 ， 扭 然 后 回放 数 据 ， 行 工 况 诊 断 。 ２ ０ 进 ０ ２年 ， 国 地 质 中 大 学 赵 明 ＿ 等 通 过 测 取 螺 杆 泵 采 油 系 统 光 杆 的 受 力 ５ 来 监 测 螺 杆 泵 采 油 系 统 的 工 作 状 况 。其 测 试 技 术 原 理 是 ： 照地 面驱 动螺杆 泵采 油 系统 的工作原 理 ， 按 驱
第 ９ 期
陈 丽 英 ： 杆 泵 抽 油 杆 柱 工 况 诊 断 与 断 脱失 效 分 析 螺
论值 对 比 ， 时改 进 井 下 工 况 参 数 。２ ０ 及 ０ ４年 ， 油 石 大学董 贤勇 总结 了针对 螺杆 泵常 见 的几 种 故 障 的
与驱 动头 的驱动 轴之 问安 装 特制 的传 感器 ， 同时 可
测 取 方 卡 子 施 加 在 驱 动 轴 上 的 载 荷 和 它 们 之 间 的扭
矩 。胜 利油 田贾云
应 用工 况测试 系统进 行 井下
作扭 矩 变化诊 断螺 杆泵 的工况 以及 液量 变化法 诊断 油 井故 障 。 ｃ 憋 压法 在 螺杆 泵 工 作 条 件下 ， ） 采取 关 闭 井 口生产 阀门憋 压 ， 量 井 口出油 压 力 和套 管压 力 测
价值 。
关 键 词 ： 杆 泵 ； 油 杆 柱 ； 效 ； 脱 螺 抽 失 断
中 图分 类 号 ： Ｅ ３ ． Ｔ ９ ３３
文 献 标 识 码 ： Ｂ
近 年来 ， 螺杆 泵 采油 投 资 少 ， 备 结构 简 单 ， 设 操 作 方便 ， 节能 效果 明显 ， 应性 强 ， 适 因其 有 效 降低 采 油成本 、 提高 采油 效 益 的优 点 而倍 受 国 内外 油 田重 视 ， 用规模逐年扩 大， 用、 理水平不断提高。 应 应 管 但 螺杆 泵采 油设备 的稳 定性 、 可靠 性 和 配 套工 艺 技 术 的完 善程 度 与 常规 机 采 方 式 相 比还 存 在 一 定 差 距， 特别 是抽 油杆 断脱 率 较 高 己成 为 阻碍 其发 展 的
近年 来 随着 螺 杆泵 应 用 的进 一 步推 广 ， 析技 分
术 也得 到 了很 大 发展 ， 多学 者 对 螺杆 泵 采 油井 的 很
工况 分析技 术做 了专 门 的研 究 。１９ ９ ８年 ， 油 大 学 石
泵 的光杆载 荷 、 矩 和转速 的实 时测试 ， 扭 并进行 对 比
分析 。２ ０ 年 ， ０３ 刘登 明 等研 制 了 由数 据采 集 和数 据分 析优化 ２大 部分 组成 的单螺 杆泵 井下工 况诊 断
系 统 ， 够 对 螺 杆 泵 井 生 产 状 况 进 行 实 时 监 测 ， 时 能 及
张来斌 等首 先利 用生 产数据 计算 井筒 和泵 的工 作 特 性参 数 ， 排量 、 如 扬程 、 效率 及功 率 ， 与泵水 力特 并 性 曲线 或理论 特 性 曲线作 比较 ， 了解 泵 的工 况 。根
１ 系统 工况 诊 断
为 了适 应 螺 杆泵 的快 速发 展 ， 工况 诊 断分 析 其 的研 究 领域也 表现 得 较 为 活跃 ， 展 至 今 较 为成 型 发
的 方 法 有 Ｅ２： １］
动头经 方卡 子将 动力 传 递 给光 杆 ， 卡子 紧 紧夹 持 方 着 光杆 ， 并卡 在驱 动头 的驱动 轴上 ， 时起 着传 递扭 同
陈丽 英
（ 哈 油 田公 司 质 量 安 全 环保 处 ， 疆 部 善 ８ ８ ０ ） 吐 新 ３ ２ ０
摘 要 ： 理 论 分 析 入 手 ， 总 结 前 人 研 究 的 基 础 上 ， 析 了螺 杆 泵 系统 工 况 ， 从 在 分 阐述 了螺 杆 泵 抽 油 杆 柱
失效及 断脱 原 因， 出 了螺 杆 泵 油 井 防抽 油杆 柱 断 脱 的措 施 ， 预 防 杆 柱 断 脱 具 有 一 定 的参 考 提 对
２１ ０ ０年 第 ３ ９卷 第 １ ０期 第 ８ ６页
油 矿 场 机 械
ＯＩ Ｆ ＥＬ Ｌ Ｉ Ｄ ＥＱＵＩ ＰＭＥＮＴ
文 章 编 号 ：Ｏ －４ １ ０１ ３ ８２（ ０１ ） — ０ — ４ ２ ０ ０９ ０ ８６ ０
螺 杆 泵 抽 油 杆 柱 工 况 诊 断 与 断 脱 失 效 分 析