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螺杆泵井抽油杆失效具体原因分析

  • 发布者:海鸿泵阀

    发布日期:2019-10-27
  • 一、螺杆泵井抽油杆断裂原因分析

    MIN-BIN PIPE闵彬管业(1)热处理质较。通过对断裂的20CrMo抽油杆进行失效分析,发现有的抽油杆淬火未淬透,又未经回火,其金相组织为铁素体加珠光体,力学性能很差,强度仅为555Mpa。

    (2)加工方法自身的缺陷。对于摩擦焊接式空心抽油杆,大部分厂家在杆体焊接后都没有进行整体调质热处理,而只是进行局部热处理,因此焊口附近存在热影响区。另外,焊缝部位处理后存在凸台,引起应力集中。虽然热影响区可以通过整体调质热处理方法来消除,但焊口附近的应力集中现象却很难避免,这是由摩擦焊接式抽油杆加工方式本身所决定的。

    (3)锻造质量。抽油杆头部的锻造严格控制始锻温度和终锻温度。始锻温度过高会引起"过热"或"过烧"。终锻温度过低金属变形困难,容易产生裂纹等缺陷。另外,抽油杆头部锻造时产生的缺陷还有折叠、裂纹、皱褶和缺肉,其中以折叠和裂纹对抽油杆的疲劳性能影响较大 。

    (4)螺杆泵与抽油杆不匹配。有些螺杆泵井抽油杆断裂是由于泵杆匹配不合理所致。

    (5)冲击载荷影响。螺杆泵井在正常生产过程中,受原油物性、定子橡胶溶胀等因素影响,有时会出现卡泵现象,转子不能顺利转动,杆体承受的载荷远大于正常生产时的载荷,当剪应力过大而超过承载时,抽油杆发生断裂。另外,螺杆泵井停机后重新启动,杆柱要承受定子和转子之间的静吸附力作用,会对抽油杆造成冲击载荷,这种瞬间冲击载荷作用将加速抽油杆的疲劳破坏。

    (6)井身结构影响。抽油杆应用于斜井,在弯曲部位,抽油杆将受到附加弯曲应力作用,极易造成杆柱断裂。而且随着杆体直径增大弯曲应力也随之变大。

    (7)抽油杆偏磨。抽油杆在井下工作时其受力状况较为复杂,一方面要驱动转子旋转,承受扭矩作用,另一方面还要承受杆体自重,承受拉力作用,同时由于杆体自身的旋转,抽油杆还承受离心力作用。由于离心力的存在,使得抽油杆与油管内壁不可避免地发生碰撞,造成杆体磨损,承载能力下降。当磨损的抽油杆承载能力无法满足正常生产所需要的扭矩时,就会发生杆体断裂事故。

    二、螺杆泵并杆柱脱扣原因分析

    (1)抽油杆弹性变形能释放。抽油杆接头靠螺纹接触面之间的摩擦力,以及在预紧力作用下外螺纹接头的台肩垂直面与接箍端面之间的摩擦力来抵抗脱扣扭矩的作用。在螺杆泵抽油系统中,由于抽油杆柱的扭转变形较大,在螺杆泵停机后抽油杆柱中储存的弹性变形能要释放出来,使抽油杆反转引起脱扣。

    (2)液体回流影响。螺杆泵井因测试或维护临时停机时,加果动液面较深,那么管柱内液体压力将驱动并下泵转子反转,转子将带动杆柱高速反转,使整个杆柱的螺纹处于卸扣状态,从而造成抽油杆脱扣事故。

    (3)产能影响。对于一些产液能力强,特别是有自喷能力的螺杆泵井,停机后套压会很快升高,井下泵会在油套环空液压力的作用下驱动转子转动,实现自喷生产。转子将带动上部杆柱正转,使整个杆柱的螺纹处于卸扣状态。

    三、螺杆泵井抽油杆槽扣原因分析

    (1)产液对抽油杆螺纹的腐蚀。原油中的腐蚀性介质与抽油杆螺纹接触后,对螺纹表面产生腐蚀性作用,使螺纹抗剪切能力下降。

    (2)抽油杆螺纹加工质量。螺纹尺寸不规范连接后螺纹间隙过大,使得实际受剪切面减小。

    (3)抽油杆螺纹损坏。抽油杆螺纹某处局部变形,在旋合过程中对与其接触的螺纹造成损伤,使螺纹失去了原有的承载性能。


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