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螺桿泵采油井抽油桿柱失效的預(yù)防措施
針對(duì)螺桿泵抽油桿柱失效形式,通過(guò)大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,可從以下四個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防和采取技術(shù)措施。
1、選取合理的抽油桿柱設(shè)計(jì)方法和桿體直徑
根據(jù)螺桿泵抽油桿柱的工作狀態(tài),應(yīng)綜合考慮抽油桿柱結(jié)構(gòu)、井眼軌道形態(tài)、桿管柱間碰撞接觸狀態(tài)、采油工藝參數(shù)等因素,分析計(jì)算出任意井深處抽油桿柱的運(yùn)動(dòng)和碰撞接觸狀態(tài)、動(dòng)內(nèi)力變化規(guī)律,據(jù)此可進(jìn)行抽油桿柱的動(dòng)強(qiáng)度評(píng)定和扶正器安放位置的合理計(jì)算,從而完成抽油桿柱的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)有的抽油桿柱簡(jiǎn)單力學(xué)分析計(jì)算和設(shè)計(jì)方法相比,具有考慮因素多、設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)點(diǎn),但計(jì)算方法比較繁瑣、計(jì)算工作量大。
2、加強(qiáng)抽油桿的質(zhì)量檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)施工管理
抽油桿和螺紋的自身質(zhì)量缺陷是造成抽油桿斷裂和螺紋連接失效的 大隱患。為此,應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程中無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用力度, 大限度地避免不合格抽油桿下井;在抽油桿螺紋制造和檢測(cè)過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格控制螺紋的配合精度;此外,抽油桿和接箍的材料、熱處理工藝也應(yīng)嚴(yán)格控制。
在現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作中,一方面是施工質(zhì)量、嚴(yán)格執(zhí)行施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),避免人為因素造成抽油桿脫斷現(xiàn)象的發(fā)生;另一方面是及時(shí)掌握油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài),適時(shí)采取清蠟、解堵等措施,從而地控制抽油桿柱的工作載荷異常增大,避免過(guò)載現(xiàn)象的發(fā)生。
3、抽油桿柱配套設(shè)備的使用
在發(fā)生砂卡、蠟堵較為嚴(yán)重的井中,應(yīng)使用過(guò)載保護(hù)設(shè)備。為了提高過(guò)載保護(hù)設(shè)備的性,除了電控箱上配備過(guò)電流或過(guò)功率保護(hù)器外,還應(yīng)在驅(qū)動(dòng)頭上安裝機(jī)械式過(guò)扭矩保護(hù)器實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。為了避免高速反轉(zhuǎn)造成的抽油桿柱脫扣現(xiàn)象,應(yīng)采用防反轉(zhuǎn)裝置。在地面驅(qū)動(dòng)裝置的主傳動(dòng)軸或從動(dòng)軸上安裝防反轉(zhuǎn)裝置,可以地防止管柱內(nèi)液體回流,從而避免因泵的進(jìn)出口壓差造成的抽油桿柱高速反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
4、抽油桿的研制和應(yīng)用
普通抽油桿用于螺桿泵采油井,不僅螺紋的受力狀態(tài)比用于往復(fù)泵要差,而且還存在脫扣、??奂靶犊劾щy的隱患。因此,為了提高抽油桿的抗扭能力,一方面對(duì)抽油桿本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和試驗(yàn),主要是空心抽油桿;另一方面對(duì)螺紋連接方式進(jìn)行了研究和應(yīng)用,就目前研究現(xiàn)狀來(lái)看,其主要解決途徑有以下兩條:
(1)用鍵來(lái)傳遞扭矩。這種方法是在抽油桿和接箍的連接處設(shè)計(jì)出鍵和鍵槽,有矩形鍵、十字鍵和花瓣鍵等,工作時(shí)將通過(guò)鍵來(lái)傳遞扭矩,它具有抗扭和雙向傳遞扭矩等優(yōu)點(diǎn),但是這種連接方式由于鍵的對(duì)位,給作業(yè)施工帶來(lái)不便,而且在空心抽油桿中無(wú)法密封和中心流道的。
(2)用螺紋傳遞扭矩。這種方法仍保留原來(lái)抽油桿連接方式,只是通過(guò)螺紋形狀來(lái)提高螺紋連接處的預(yù)緊力和抗扭能力,以利于扭矩傳遞,并能夠空心抽油桿的密封和中心流道。這種方法仍沿襲傳統(tǒng)的連接方式,不會(huì)給施工帶來(lái)麻煩,易于工程應(yīng)用,但這種連接方式只有單向傳遞扭矩能力。
在上述兩種連接方式研究中,對(duì)使用鍵來(lái)傳遞扭矩的方式研究較多,由于這種連接通過(guò)鍵的剪切破壞來(lái)傳遞扭矩,其受力狀態(tài)與力學(xué)分析較為簡(jiǎn)單,但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為困難,因此,這種連接方式目前己趨于成熟。但是,用螺紋連接方式傳遞扭矩的研究較少,這種連接正好與鍵相反,其受力狀態(tài)和力學(xué)分析相當(dāng)復(fù)雜,而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。