超高强度空心抽油杆制造工艺探讨

空心抽油杆的制造工艺分为镦锻式和摩擦焊接式2种,力学性能仅满足D级抽油杆水平,不能满足目前石油开采的需要,油田开发迫切需要超高强度空心抽油杆。针对摩擦焊接工艺焊接接头存在低韧性、低硬度区域,制约了空心抽油杆整体性能的实际情况,进行了工艺探讨和研究。利用改变焊接端面形式和焊后局部采用调质处理等工艺,提高焊接接头性能,其中抗拉强度达到了H级抽油杆水平,冲击韧度和疲劳强度也接近了超高强度抽油杆水平。     

超高强度抽油杆在国内外的推广应用

介绍了近30 a来国内外在抽油杆方面的研究成果及其应用情况和超高强度抽油杆的发展前景.对2种类型--工艺型[HY]和材料型[HL]超高强度抽油杆的制造工艺和性能进行了详细比较,阐述了国内工艺型超高强度抽油杆在生产和性能上的优势.着重对国内外工艺型超高强度抽油杆的井况试验、研制和使用情况进行了分析,指出在当前形势下普通抽油杆已不能满足国内油田开采的需要,应推广应用工艺型超高强度抽油杆.     

超高强度抽油杆的疲劳筛选试验

对20CrMo钢超高强度抽油杆的制造工艺进行了试验研究,从中优选出两种工艺方案。按优选工艺生产的超高强度抽油杆的疲劳中值寿命是D级杆的3.49～17.46倍。研究证明,采用我国现有D级抽油杆用钢,选择合理加工工艺,特别是热处理工艺,可以生产超高强度抽油杆。     

超高强度抽油杆疲劳性能分析

抽油杆在有杆泵采油系统中起着至关重要的作用,若抽油杆提前失效,将影响油田正常生产,实践表明抽油杆的失效大部分是由疲劳引起的,疲劳寿命是衡量抽油杆好坏的最重要指标。因此,文章开展H级超高强度抽油杆的疲劳性能实验,应用有限元方法分析其应力分布情况,明确抽油杆危险部位,为科学合理应用H级超高强度抽油杆提供理论指导。     

镦锻式空心抽油杆制造配套技术研究与应用

为了进一步提升空心抽油杆产品的制造水平和产品质量,对国内空心抽油杆的生产工艺、配套装备、产品质量现状和现场应用情况进行了分析,优选Z型镦锻式空心抽油杆作为产品结构形式,并采用整体热处理炉调质生产工艺;对镦锻、热处理及螺纹加工等关键工序配套了250T液压镦锻机、整体热处理电炉和专用数控机床;通过数模分析和试验,设计了镦锻模具、在卧式车床上挤压加工抽油杆接箍内螺纹装置和接箍内螺纹卧式挤压丝锥;为提升生产线的自动化水平,设计了锻造自动化工装和进料机构等辅助装置,生产线的控制系统采用PLC和工控机。生产线投运以来,产品在吐哈油田及周边油田累计使用80多万m,各项指标符合SY/T 5550—2012标准要求,与摩擦焊接式空心抽油杆相比,强度提高20%,疲劳寿命也大大延长。     

HK级抽油杆研制与试验研究

介绍了超高强度防腐HK级抽油杆的研制背景、过程和结果,并将其和目前国内外油田使用的D级抽油杆、H级抽油杆和K级抽油杆在力学性能和抗腐蚀方面进行了对比试验。结果表明:HK级抽油杆在力学性能和抗腐蚀方面的总体性能优于其他类别的抽油杆,具有推广应用价值。     

材料型超高强度抽油杆的发展与应用

超高强度抽油杆适用于稠油井、高含水井、深井或超深井，还可用小直径的超高强度抽油杆代替大直径的Ｄ组抽油杆，减轻抽油杆柱的重量和接箍的活塞效应，达到节能和减小井筒内井液流动阻力的目的。美国生产的９７型和ＨＳ型超高强主抽油杆力学性能很好，但钢材罗贵。国内研制的ＦＧ２０和低碳ＭｎＢ非调质钢材料型超高强 度抽油杆，力学性能基本达到或达到ＳＹ／Ｔ６２７２－１９９７《超高强度抽油杆》的要求，但是ＦＧ２０非调质钢     

空心抽油杆的参数及其应用特点

空心抽油杆的参数及其应用特点扈道明，赵顺强，王同斌（石油勘探开发科学研究院机械所）空心抽油杆已在我国大多数油田的稠油井、高凝油井和含蜡油井中应用．使用空心抽油杆的并达５００多口，抽油杆用量达６０多万米，取得了明显的经济效益和社会效益。为便于现场应用，...     

空心抽油杆技术水平评价

空心抽油杆技术水平评价申劲（大港石油管理局钻采工艺研究院）空心抽油杆问世于５０年代，英国、美国、前苏联和奥地利等国家都有空心抽油杆的生产和应用．我国从８０年代初期才开始研制空心抽油杆，目前正处于方兴未艾的发展时用，制造和应用已达到了相当高的水平和规模...     

H级抽油杆许用应力计算API方法适应性生分析与改进

鉴于H级超高强度抽油杆良好的力学性能,2009年开始,在长庆油田推广应用,截至2015年年底应用井数已经超过2.6万口.但在应用过程中,一直沿用常规API许用应力计算方法,尚未建立针对H级抽油杆的许用应力计算方法,造成H级抽油杆杆柱设计保守,浪费严重,间接增加了油田开发成本.在分析API许用应力计算方法基础上,建立了基于H级抽油杆许用应力计算API方法,分析了主要影响因素,为H级超高强度抽油杆杆柱优化设计、合理利用提供了依据.     

镦锻式螺杆泵防脱空心抽油杆的研制与应用

目前，我国螺杆泵采油系统大部分采用普通实心抽油杆或摩擦焊接式空心抽油杆来传递动力。由于扭转强度和刚度以及防脱扣性能达不到使用要求，这两种抽油杆在现场使用中经常发生断脱事故，影响了螺杆泵采油系统的推广应用。镦锻式螺杆防泵脱空心轴油杆的两端都有牙体和叉口，空心抽油杆接头靠互相插入的牙体传递扭矩，有效地解决了抽油杆接头脱扣的问题。经室内试验和现场试验表明，这种空心抽油杆具有良好的综合力学性能和防断脱性能，能够满足螺杆泵采油的要求。     

同轴式双空心抽油杆下入深度设计方法

同轴式双空心抽油杆加热系统可有效解决高凝油井井筒易结蜡、稠油井产液黏度较高的问题,但考虑油井生产效率、开采成本及综合的经济效益,需要计算出最佳的抽油杆下入深度。以井口出油温度最优为目标,同轴式双空心抽油杆下入深度、循环水进口温度为约束条件,建立了井口出油温度C计算模型。利用该模型进行求解时,先用迭代法进行同轴式双空心抽油杆下入深度优化,然后在优化结果基础上进行抽油机载荷校核。建立的井口出油温度计算模型及同轴式双空心抽油杆下入深度确定方法,在现场13口油井进行了应用。结果表明,该方法避免了以前设计人员凭经验确定抽油杆下深的弊端,可靠性更高,且有效时率平均提高14.1百分点,既满足了生产需要又节省了油井开发成本。      

碳纤维复合柔性连续抽油杆性能及矿场应用

目前国内外应用最广泛的有杆泵深抽技术中，普通钢杆由于重量、强度等性能影响，难以满足实际生产的需要。新开发研制的碳纤维复合柔性连续抽油杆克服了普通钢杆的缺点，能够满足低渗油田小泵深抽技术的要求。矿场应用表明，这种新型抽油杆具有强度高、重量轻、抗疲劳性好、耐腐蚀、作业方便的特点。在合理放大生产压差，提高油井产量的同时，达到了高效、节能的效果，具有十分广泛的推广应用价值。     

表面复合强化新工艺在抽油杆修复中的应用

在系统地分析国内现行旧抽油杆各种修复工艺的基础上,试验研究了一种旧抽油杆表面复合强化修复新工艺。这种新工艺流程为:选杆中频感应加热除油清洗修螺纹调质热处理(中频淬火+高温回火)矫直探伤高频淬火+低温回火喷丸形变强化涂漆、包装。经表面复合强化处理后,旧D级杆的抗拉强度和疲劳强度等性能指标达到工艺型超高强度杆水平。修复的抽油杆现场使用表明,已有两口井的抽油杆运行超过了38×106次,收到良好效果。     

空心抽油杆驱动螺杆泵应用研究

地面电机驱动井下螺杆泵采油系统中,抽油杆柱易断脱是其薄弱环节。将空心抽油杆与实心抽油杆进行了性能对比和实例计算,由此分析出空心抽油杆在螺杆系井中应用的优越性。通过校核抽油杆强度计算认为,在螺杆泵井中,采用KG36空心抽油杆时安全系数比采用CYG25实心抽油杆提高1倍左右。在采用空心抽油杆时,同步提高抽油杆工具强度,可实现抽油杆柱整体强度的提高。介绍了空心抽油杆在胜利海上埕岛油田螺杆泵井中的应用现状及效果。     

螺杆泵空心抽油杆分段冲砂器的研制及应用

针对河南油田稠油出砂冷采工艺中原油含砂量大、空心抽油杆易被砂埋等特点，设计了空心抽油杆分段冲砂器，解决了空心抽油杆管柱只能洗井不能冲砂的问题，取得了良好的效果。     

提高机采水平的配套技术及应用

随着濮城油田的持续性高速开发,油田综合含水逐渐上升,油水井井况进一步恶化,作为油田生产主体的机械采油井躺井频繁、管杆泵使用寿命缩短。近几年中原油田采油二厂濮城油田年平均躺井数达560井次之多,导致机械采油井维护费用增加,管杆泵投入增大,严重制约着油田的生产和经营。通过加缓蚀剂在油管内壁形成保护油膜,起到润滑作用;应用特殊抽油杆防腐止磨;应用尼龙扶正器对抽油杆体扶正,避免了钢体与钢体的硬磨;应用旋转井口通过地面人力转动改变油管与抽油杆的偏磨面;配合合理生产参数;各种配套技术的合理应用,使濮城油田躺井减少,避免了频繁作业,增加长寿井,管杆泵投入节约了19.3%。     

新型防脱空心抽油杆的研制与应用

针对地面驱动螺杆泵空心抽油杆采油技术目前存在的空心抽油杆断脱问题 ,研制了新型防脱空心抽油杆。这种抽油杆由上承载头、下承载头、外螺纹接箍、内螺纹接箍、弹簧、齿套和轨道销钉等组成 ,其独特的连接方式 ,传扭机构、防脱机构的设计 ,可最大限度地减少抽油杆断脱。 10余口井的现场应用表明 ,这种空心抽油杆在承拉能力、承扭能力以及对斜井的适应方面 ,优于其它空心抽油杆。     

抽油杆断脱故障树分析

抽油杆在井下作业过程中受到杂质、应力、腐蚀介质等的作用，致使抽油杆发生断脱，严重影响了抽油杆的使用寿命。综合分析了引起抽油杆发生失效的各个因素，建立了抽油杆断脱失效故障树。通过对故障树的定量分析，求得了抽油杆断脱故障树的各阶最小割集；确定了抽油杆断脱的主要失效形式。提出了预防抽油杆断脱失效和提高抽油杆可靠性的措施。     

关于D级抽油杆的选材原则

作者对国内外D级抽油杆常用材料进行了分析研究。结果表明:所有被测试的材料,在API D级抽油杆所要求的抗拉强度范围之内,其疲劳极限与抗拉强度的比值都很接近。因此,对D级抽油杆用料,只须控制它的抗拉强度,即可较为准确地控制它的疲劳极限;没有必要对其化学成份和疲劳性能给出特定的要求。这对简化标准、简化供销双方的验收条件、以及扩大抽油杆制造厂的选材范围都是有好处的。