碳纖維抽油桿扶正器的研究及應用

張明武　張迪

【摘要】油田采油系統(tǒng)運行過程中，由于抽油桿和油管的相互磨損，極大的降低了抽油桿的使用壽命，甚至引起抽油機井事故，給油田生產(chǎn)帶來安全隱患。通過使用碳纖維抽油桿扶正器的，可以解決抽油桿偏磨的問題，同時提高了抽油系統(tǒng)的運行效率，達到油田生產(chǎn)的技術要求。

【關鍵詞】碳纖維抽油桿扶正器；研究；應用；效果分析

引言

抽油井生產(chǎn)過程中，通過分析抽油桿偏磨的狀況，選擇恰當?shù)某橛蜅U扶正器，可以達到最佳扶正的效果，同時降低井下修井作業(yè)的頻次，延長油井的免修期，從而降低油田生產(chǎn)的成本，滿足油田生產(chǎn)節(jié)能降耗的技術要求。因此，研究碳纖維抽油桿扶正器的應用，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

一、抽油桿偏磨的原因分析

引起抽油桿偏磨的因素有多方面：隨著油井含水的上升，抽油桿承受的載荷發(fā)生變化，會加劇抽油桿的偏磨速度。而沉沒度設計不合理，也會導致抽油桿偏磨事故的發(fā)生。而井身結構設計不合理，或者鉆井施工的質量不合格，導致井筒的偏斜，也是造成抽油桿偏磨的原因之一。

如果抽油桿的質量達不到設計的要求，強度不夠，受到井筒壓力的作用，會導致抽油桿彎曲變形，而引起偏磨現(xiàn)象。而抽油桿受到井內的環(huán)境條件影響，由于腐蝕的作用，而降低其運行的強度，使其彎曲變形，導致偏磨，也會影響到抽油桿的動力傳遞，而降低抽油機系統(tǒng)的效率。抽油機井的供液能力不足，沉沒度過小，影響到抽油桿的正常運行，抽油桿下行時，會引起彎曲變形，而加速偏磨。桿管的組合不當，井筒的位置不能保證抽油桿始終對準井口的中心位置，而導致抽油桿偏磨。

為了降低抽油桿偏磨的幾率，通常采用加裝抽油桿扶正器，將抽油桿柱進行扶正，保證抽油桿柱始終對準井口的中心位置，減少油管的磨損，達到防偏磨的效果。延長抽油機系統(tǒng)的免修期，提高抽油系統(tǒng)的效率，以達到預期的生產(chǎn)目標。

二、碳纖維抽油桿扶正器的研究及應用

為了改善抽油桿偏磨的現(xiàn)象，試驗和研究了碳纖維抽油桿扶正器，同時將其安裝于油井中，對抽油桿進行扶正，降低了抽油桿偏磨的幾率，提高抽油機系統(tǒng)安全運行的效率，以滿足抽油機采油生產(chǎn)的需要。

（一）碳纖維抽油桿扶正器的研究

碳纖維扶正器是一種新型產(chǎn)品，主要原材料為碳纖維增強工程塑料：以尼龍66為基體料，添加國產(chǎn)碳纖維增強劑、改性劑、防老劑、協(xié)同劑等原料，經(jīng)擠出復合而成。該材料制成的扶正器具有強度高，韌性好、高耐磨、耐腐蝕、耐高低溫性能，而且密度較小，價格與普通扶正器相當?？梢赃m應井筒的復雜環(huán)境，能夠達到最佳的扶正效果。為了使抽油桿扶正器具有較高的使用強度，而且具備合理的成本，結合在油田生產(chǎn)現(xiàn)場的應用，符合油田生產(chǎn)需求。與金屬的抽油桿和扶正器進行對比，降低了斷脫率，提高抽油桿的安全運行效率，延長抽油桿的使用壽命，降低了油田生產(chǎn)的成本。

（二）碳纖維抽油桿扶正器的應用

1.碳纖維抽油桿扶正器工作原理

將碳纖維抽油桿扶正器安裝于井筒的不同位置，對其受力情況進行分析對比，降低抽油桿偏磨的幾率，達到扶正的效果。在傳遞動力的過程中，抽油桿扶正器的負荷依據(jù)抽油桿柱的位置不同而不同，上部的抽油桿扶正器承受較大的負荷，而下部的抽油桿扶正器承受較小的負荷。

抽油桿扶正器承受自身的重量，液柱的重量以及摩擦載荷等，分析抽油桿扶正器的受力情況，合理設計和安裝抽油桿扶正器，才能延長抽油桿扶正器的使用壽命，使其達到扶正的效果，減緩抽油桿的偏磨，提高抽油機系統(tǒng)的效率，滿足油田生產(chǎn)的技術要求。

依據(jù)抽油機井桿管偏磨的情況，對抽油桿扶正器在抽油機上下沖程中的受力情況進行分析，合理布局碳纖維抽油桿扶正器。依據(jù)不同的井斜情況，設計最佳的抽油桿扶正器的密度，降低抽油桿的摩擦，延長了油井的免修期。為了保證抽油桿扶正器不失效，提高抽油桿扶正器的性能，使其耐腐蝕、耐磨損，有效地保護抽油桿，避免抽油桿與油管發(fā)生偏磨，而引起故障，影響到抽油機井的正常生產(chǎn)。

短桿式的抽油桿扶正器連接在抽油桿的接箍處，達到扶正接箍的效果，保證相連接的抽油桿柱的位置，防止接箍處與油管發(fā)生偏磨，導致抽油桿或者油管的損壞，影響到油井的正常生產(chǎn)。這種抽油桿扶正器比較容易安裝，有效地降低抽油桿接箍處的摩擦，延長了抽油井的免修期。

2.碳纖維抽油桿扶正器的應用效果

抽油桿扶正器材質的硬度決定扶正器的使用壽命，通過對碳纖維抽油桿扶正器的應用效果分析，設法延長油井的免修期，才能實現(xiàn)油田生產(chǎn)降本增效的目標。如吉林油田某區(qū)域油井使用碳纖維扶正器的效果如下。

直接效益：扶正器壽命比普通扶正器延長三倍，單口井減少油井作業(yè)1次，節(jié)約作業(yè)費2.2萬元，減少作業(yè)更換油管25根，油桿30根，節(jié)約材料費2.146萬元，節(jié)約費用4.346萬元。

間接效益：單口井減少不正常停井3天，減少原油損失2噸，節(jié)約費用0.64萬元；共計節(jié)約費用4.986萬元。

相比傳統(tǒng)的尼龍尼龍扶正器的耐磨性提高了1倍，使用壽命延長了2～3倍。檢修周期提高了30%。

三、結論

通過對碳纖維抽油桿扶正器的研究及應用分析，確定其可以改善抽油桿偏磨的問題，提高井下抽油設備運行的效率。新型的碳纖維抽油桿扶正器的研究和應用，降低了抽油井桿管偏磨的幾率，延長修井檢泵的周期，降低油井修井作業(yè)的成本，滿足油田生產(chǎn)節(jié)能降耗的技術要求。