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抽油杆自动旋转防偏磨技术的研究与应用

jhlu3  发表于 2009/8/22 18:13:57      1219 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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辽河曙光油田部分埋藏较深的区块开发至中后期,地层压力降低,需要加深泵挂等措施维持规模产量,造成抽油杆柱负荷增大,加上一系列客观原因,导致油井抽油杆工作状况日益恶劣,杆柱严重偏磨油管。2002年维护性作业中,因杆柱偏磨导致抽油杆断脱、油管漏失而检泵的油井占总井数32%,严重影响了油田正常生产开发。目前有抽油杆扶正器等几种常规的杆柱防偏磨技术,但针对泵深较大的油井效果并不太理想,现场需要一种新的、更方便有效的工艺技术来解决杆柱偏磨的实际问题。 
    抽油杆自动旋转器安装在抽油机悬绳器和光杆方卡之间,光杆从其中心孔穿过,本体承受抽油杆柱载荷。该装置主要由机壳、承压旋转组件、防倒转装置、曲线锥齿轮传动机构、强力弹簧、O型密封圈等部件组成,机壳内充一定容量的润滑油。 

    该装置利用抽油机上下冲程悬点载荷存在压差的特点设计而成,上冲程时,抽油杆柱承受液柱重力,其悬点载荷大于旋转器内弹簧的预应力,弹簧被进一步压缩下移,旋转组件也被迫下移,在锥齿轮啮合产生扭矩的作用下,旋转组件带动抽油杆顺时针旋转,当悬点载荷达到最大值时,弹簧压缩到位,旋转组件也停止旋转;下冲程时,抽油杆卸掉液柱载荷,悬点负荷变小,弹簧伸长上移,旋转组件也开始复位,为下一个上冲程做好准备。即抽油机完成一个冲程,抽油杆旋转器就带动抽油杆柱旋转一个微小角度,使抽油杆节箍四周均匀受磨,有效延长抽油杆使用寿命。 

    抽油杆自动旋转器的技术特性:1.防偏磨。抽油杆旋转器自动带动杆柱旋转,不断改变抽油杆节箍与油管的接触面,可避免抽油杆节箍一面偏磨。同时,节箍与油管接触面不断转动,可将井液带入磨损面,在一定程度上可以润滑减缓磨损。2.防脱扣。抽油杆旋转器带动抽油杆柱顺时针旋转,产生上扣力矩,可以中和杆柱承受交变载荷弯曲变形产生的倒扣应力,防止脱扣。3.减振。在抽油机上下抽动过程中,强力弹簧可以减缓因载荷突变对抽油机本体结构的冲击振动,减小抽油机的机械磨损。 

    抽油杆旋转器研制成功后,于2003年4月14日在双北2840井首次安装试用,该井是曙光油田杆柱偏磨严重的油井之一,平均检泵周期不足2个月,最近一次使用扶正器工艺减小偏磨,开井仅75天抽油杆就因偏磨断脱检泵。该井应用旋转器后,2003年7月15日因蜡卡检泵,正常生产108天,起出的抽油杆中11个节箍有明显的周向磨损痕迹,其余节箍磨损程度小,但能观察到节箍本体基本都被均匀磨亮。说明抽油杆旋转器在实际应用中能够带动整体杆柱一起旋转,大大减少了杆柱的单向偏磨,有效延长了油井正常生产周期。 

    2004年现场累计安装9井次,工艺有效率89%,截至2005年3月1日,平均延长油井检泵周期87天,减少维护性作业7井次,减缓了22-500米长的抽油杆、油管柱的磨损,取得了良好的经济效益。 

    综上所述,我们可以得知: 

    应用抽油杆旋转器旋转杆柱,解决了以往防偏磨工艺只能减少磨损但改变不了的管杆单向偏磨的问题,有效延长了抽油杆柱使用寿命,延长了油井检泵周期;抽油杆旋转器安装简单,抽油杆是否旋转、工艺技术是否有效容易观察;抽油杆旋转器和其它工艺比较,成本降低50%以上,使用效果也更好,可进一步在管杆偏磨严重的油井中推广应用;需要进一步优化旋转器弹簧刚度等设计参数,延长弹簧疲劳时间,增长旋转器使用寿命。

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