薛磊

摘要：目前抽油杆使用情况是，受资金能力限制，每次修井作业外观检查或者经现场简易漏磁检查没有发现缺陷，就继续入并使用。每年因抽油杆超期服役问题导致修井费用占全部修井费用的22- 30%，修井要支付相当可观的作业费用;同时占用影响正常生产;修井过程中杆柱起下造成接箍咬伤、丝扣磨损或杆柱弯曲变形;低压地层修井洗井引起无效排液损失;个别造成地层污染。怎样科学细化合理确定抽油杆经济寿命，既使抽油杆物尽其用，又不造成因提前更新资金浪费，是一个非常现实且有意义的课题。

关键词：辽河油田;抽油杆;经济寿命;探索

1.影响抽油杆使用寿命因素分析

现场抽油杆失效的主要形式有抽油杆接头过渡处产生裂纹断裂或抽油杆体接箍丝扣拉脱以及拍油杆偏磨。影响损坏的原因主要有：

抽油井工作制度选择不当的影响。连续和间断生产运行方式不同，抽油杆工作时间不同，直接影响着由油杆有效应力循环次数;抽油杆冲程、冲次及抽油泵直径的选择，影响到抽油杆的静载和加速度惯性载荷，体现为应力幅度和循环疲劳次数：抽油泵泵挂深度和沉液度影响抽油杆柱长度，也影响到杆柱的静、动载荷;拖动抽油机的型式选择有一定的影响，每种机型运动所产生的动载荷差别很大，反应到杆柱的应力也不相同。

抽油杆柱结构设计的影响。设计过程中，出于对经济因素考虑，在满足生产的条件下，尽量选择小结构尺寸的抽油杆，即减少投资也降低拖动抽油机的功率配备，这使得抽油杆承受过载或其它特殊因素的能力降低;杆柱设计选择的杆径、长度比例、辅助工具结构性能和质量，也影响薄弱环节提前损坏;如果仅考虑设计或施工简单，只选一种尺寸抽油杆组合，结果额外增加了杆柱本身的负荷。

油层产出物成分的影响。抽油杆柱与油管环行空间充满油、水、蜡等各种成分，不同成分对抽油杆柱有着不同的影响。高粘度稠油使抽油杆下冲程遇阻，易造成杆柱弯曲产生附加载荷;稠油通过单井集油线产生较大背压增大抽油杆负荷;高含蜡原油因蜡的析出增加抽油杆负荷;原油中Ca+2、Mg+2离子等结垢会在一定程度上增加抽油杆负荷;为防止结垢需要进行加药处理，化学药品又带来抽油杆柱的腐蚀;原油含砂导致抽油杆柱磨损或卡泵，增加抽油杆载荷;修井过程中丝扣清洗不净使预紧达不到要求，造成抽油杆故障隐患;油井中C1-1、HS-1、C0-2游离水等腐蚀介质，通过电化学腐蚀、点蚀、锈蚀等不同程度形成抽油杆尖而深的腐蚀点或槽。腐蚀疲劳、应力腐蚀直接影响到抽油杆的寿命。

生产现场管理的影响。抽油机上下冲程平衡调整非常重要，如机构运行存在亚重不平衡，则抽油杆柱势必要在承受静载同时承受一个较大的动载荷，动载荷的大小取决于机构不平衡的程度。动载荷加大可能使抽油杆柱超载或严重超载;洗井过程中洗井液温度低起不到熔蜡效果，洗井温度过高又会因杆柱丝扣热变形造成松脱;砂岩油藏化学解堵或灰岩油藏扩大裂缝经常用到无机酸处理，排酸液不净同样会加快抽油杆柱的腐蚀。

油井自身条件的影响。斜井、定向井抽油中，尽管采取了加扶正器等措施不同程度减少了摩擦，但杆柱仍要承受摩擦磨损，还要承受弯曲力矩（统计表明在抽油杆接头过渡处90-100mm弯曲断裂最多，个别弯曲应力达到| 68%）。

有修井操作过程带来的影响。抽油杆之间周向位移与预紧力和杆径有直接关系。修井过程中操作工往凭个人经要习惯工作，可能会出现预紧力矩不足或过大、力矩过大，公螺纹会产生较大应力而屈服或使接箍端面变形，使母扣直径增大向外扩张，力矩过小易出现松扣滑脱。锤击台肩会挤裂硬表层，尤其在小直径情况下更严重。螺纹丝扣清洁程度和施加的润滑剂数量、质量有很大关系，丝扣不清洁扭紧达不到预紧力要求，容易造成抽油杆运行中脱扣。

2.抽油杆使用经济寿命的确定

根据材料力学和机械设计理论中合金钢有效应力循环次数，考虑到抽油机冲次以及因修井作业、设备保养、洗井、停电等因素影响的工作时间，如果抽油杆载荷在许用范围内，那么抽油杆的使用寿命大概在4-5年。实际现场使用的抽油杆寿命有的达到了7-8年，相反也有些使用时间却只有2-3年。事实上，抽油杆即使达到了这个循环值并不代表材料会马上失效，甚至有些使用时间还很长。到底抽油杆使用寿命是多少？按照材料力学、断裂力学和机械设计理论分析抽油杆实际工作寿命应由如下几个方面因素决定：

抽油杆本身的承载能力：

当P[σ]≤P，即抽油杆处于过载状态时，抽油杆的寿命取决于材料的屈服强度σs和抗拉强度σb的极限值，通常寿命比较短。现场抽油杆超负荷工作状态下短时间内发生的断杆或丝扣脱落即此原因。

当P[σ]≥P，即抽油杆承载能力大于实际使用载荷时，二者差值越大，抽油杆工作安全系数越大，其中σmax一般发生在抽油杆上冲程，σmin发生在抽油杆下冲程。通常为分析简化，把下冲程的抽油杆拉伸载荷忽略不计，因此相应的σmin也不再考虑，则影响抽油杆寿命的主要因素是工作过程中的非对称循环载荷，可以推论抽油杆的有效循环疲劳寿命N与σmax成反比，即σmax值越小N越大，这就是现场使用中某些低负荷井抽油杆使用寿命有的达到7-8年的原因。

3.提高抽油杆使用寿命的有关措施

理论计算分析有一定的指导意义，但是与实际生产过程总会有一定差距。通过加强使用过程管理，也可以有效提高使用寿命。

一是按照抽油井的负荷情况运用机泵图杆管表或优化软件进行杆柱组合、配套工具（聚酰胺包橡胶接箍、滚珠接箍）、抽油泵精度、拖动设备的设计选择。

二是科学分析产出液理化性质，尤其是腐蚀性介质环境中，在适当增大冗余能力的基础上，必要时对抽油杆柱进行磷化、涂镀离子型覆盖层、镀铝、热渗锌或喷涂锌等措施，提高杆柱抗腐蚀疲劳强度。

三是加强现场的监测维护。严格施工过程管理，保持丝扣清洗彻底，润滑良好。发挥涡流探伤现场监测作用，防止不合格抽油杆人井。把握操作规范，使预紧力矩达到标准要求。施工过程严禁抛掷、敲击等违规作业。运输过程中保持四点以上支撑。存放期间及时消除氧化皮，作好防腐及确保丝扣完好。

细化量化抽油杆使用管理，需要更新观念，科学分析认识对待“修旧利废”，克服盲目追求“修旧利废”，使抽油杆效能得到充分發挥，提高因抽油杆原因修井的经济效益。

参考文献：

[1]）李国义，郝丽丽，李箐泉.抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子的研究[J].石油矿场机械.2007（12）.

[2]李其，刘殿魁李晓秋。在用抽油杆服役期限的确定方法东北林业大学学报。2006（01）.