抽油杆修复技术在大庆油田第一采油厂的应用

摘要：调查了近年来第一采油厂抽油杆更换和修复情况,并到国内抽油杆修复厂家进行考察,了解并基本掌握了目前国内较先进的抽油杆修复工艺, 在系统地分析国内现行旧抽油杆各种修复工艺的基础上，我厂研究了一种旧抽油杆修复工艺，并建立了PLC自动化流水修复线，这种新工艺流程为：分选、表面预清洗、卸接箍、校直、中频感应加热清洗、杆头探伤、杆体探伤、修扣、超音频感应加热表面淬火、抛丸强化、打标记、涂漆包装、验收入库。经过修复后, 旧D级抽油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。

关键词：抽油杆 修复 超音频 淬火 强化

前言

近年来由于生产的需要第一采油厂加大了抽油杆的更换力度，每年更换的抽油杆在100万米以上。预计今后几年内更换抽油杆的数量仍将维持在100万米左右。第一采油厂目前库存旧抽油杆近500多万米。更换下来的旧抽油杆除因偏磨、腐蚀弯曲变形较严重不能修复外，多数是可以修复再用的。旧抽油杆修复可以降低采油成本，提高油田的整体经济效益。

在分析国内现存修复工艺的基础上,第一采油厂抽油杆修复车间采用如下修复工艺对第一采油厂更换的抽油杆进行修复。

1、分选

用肉眼检查旧抽油杆，将在使用和拆卸过程中造成断裂、死弯、扭曲、严重腐蚀、磨偏等明显缺陷、以及因堆放时间太长造成严重腐蚀不易复新的旧抽油杆选出报废；

2、表面预清洗

采用高温清洗槽加除垢剂清洗油垢，除去表面原油,达到表面无明显油污，对抽油杆的扶正器和刮蜡器等附件拆卸整理，利用抽油杆分选机对抽油杆进行分类。

3、粗校直

用手动校直机校直大弯；便于在PLC自动化流水线上传输；

4、卸接箍

用专用设备（拧扣机）对抽油杆接箍进行拆卸，偏磨、腐蚀严重的挑选出来报废；

5、精校直

用专用双曲线校直设备对旧抽油杆进行精校直，使抽油杆体直线度(mm)≤1.65/1000，使其直线度符合要求；

6、中频电加热清洗

采用专用的中频清洗设备，中频电源瞬间加热抽油杆表面使油污稀释;然后快速进入机械常温清洗工艺,使用钢丝轮和低压水配合对杆体杆头表面进行清洗，消除油污和铁锈，露出金属本色；这种方法的特点是清洗效果好、能耗低、无污染、效率高。主要技术参数：电源功率80kw/h；电源频率：1-25KHz；加热温度120～200℃；钢丝轮转速1480r/m；喷水压力2kg/cm2。

7、探伤

对抽油杆的探伤分为三部分，杆体、过渡区、杆头探伤。杆体、过渡区探伤采用EMTR抽油杆室内检测系统，抽油杆缺陷（裂纹、偏磨、锈蚀等）检测的基本原理是用磁场沿抽油杆轴向（或者周向）磁化抽油杆(杆体和过渡区)，当抽油杆通过这一磁化磁场时，一旦抽油杆中存在缺陷，则会在抽油杆表面产生漏磁场，或者引起磁化抽油杆磁路内的磁通变化，采用磁敏感元件检测这些磁场的畸变即可获得有关抽油杆缺陷的信息。在CRT屏幕上实时描绘漏磁变化脉冲图形,并分析、存储、检测到的缺陷信号，设备对存在缺陷的抽油杆进行自动分选。主要技术参数：探头缺陷位置分辨精度20mm；裂纹检测灵敏度：深度≥0.3m的横向裂纹（杆的1/4周）；截面积和壁厚测量精度2-4％。

对杆头的探伤我车间采用荧光磁粉探伤是利用磁化电源产生的恒定磁场对抽油杆杆头进行激磁,使杆头部位也获得恒定磁场,再向被磁化的杆头喷洒带有磁性的荧光物质的液体,若被测物体有裂纹、毛刺等缺陷时,在这些部位一定会产生磁极,因此,磁性物质会向这些磁极部位聚集。在荧光灯的照射下,聚集有磁性物质的部位就会很清晰地显示,缺陷轮廓也就被检测出来。同时对细小较浅的裂纹进行打磨消除，圆滑过渡；对杆体进行无损探伤，以上检查中发现缺陷有大于SY/T5551-92标准规定的剔出报废。

8、修扣

用抽油杆螺纹标准板牙，对有较小碰伤、倒伏的外螺纹进行复新，并用抽油杆螺纹环规进行检查，保证其螺纹的中径尺寸和推承面对螺纹的垂直度；

9、超音频感应加热表面淬火

采用超音频感应加热表面淬火工艺对杆体表面进行淬火处理，淬火后的抽油杆保持一定的自回火温度，可消除抽油杆在服役过程中产生的残余内应力，并使因疲劳应力产生的金属内部组织晶格错位得以恢复，金相组织为针状回火马氏体，其组织晶粒细小均匀。通过这种处理方法，使杆体表面存在连续淬硬层，表面淬硬层深度达到杆体直径的5%-13%，其表面压应力可达-200Mpa以上，从而提高旧抽油杆的强度和疲劳寿命。

10、抛丸强化

对杆表面进行抛丸强化处理后，使杆身杆头露出金属本色，0.3A≤抛丸深度≤0.4A，表面覆盖率100％，使表面形成-200Mpa以上的压应力，清除表面淬火氧化皮及微观应力，不仅具有很高的抗拉强度和表面硬度，而且还有很高的表面残余应力（≤-200Mpa），其结果会提供更高的疲劳强度和更高的应力腐蚀断裂抗力，，使修复后的抽油杆具有内韧外刚的特性，提高了抽油杆整体强度和疲劳寿命；

11、打标记

经检验合格的产品，在搬手方空白处用电脑气动标刻机打印复新标记，包括：厂标、日期、复新次数。

12、接箍检测

从旧抽油杆上卸下来的接箍，用专用的清洗设备清洗干净后用荧光磁粉对接箍进行逐个探伤，检测其表面裂纹。检查中发现缺陷大于SY/T5029-95抽油杆(短节、光杆、接箍和异径接箍)标准规定的剔出报废，再用抽油杆螺纹塞规检测内螺纹中径，保证螺纹的旋合精度和螺纹对推承面的垂直度，对不合格品剔出报废。

13、涂漆包装

经上述工序复新后的抽油杆及其接箍，螺纹涂上中性防锈油脂，拧上护帽及护塞（堵头）包装成捆，然后整捆浸漆处理。

14、合格证

每个包装（或每批）产品检验合格后，由质检员填写合格证。合格证内容包括：

a)产品名称、规格、等级、数量、强化次数、检验项目、检验时间和执行标准;

b)出厂日期和批号；

c)生产厂名、厂址、 电话。

试验方法

试样采用φ25mm20CrMo的D级旧抽油杆, 对旧抽油杆进行修复后做硬度和抗拉强度试验，具体数据如表1。

结论

通过对20CrMo调质钢旧抽油杆修复工艺及修复抽油杆试验研究，可得出如下结论：

采用超音频感应加热表面淬火修复工艺, 可使被修复的D级杆达到HY级高强度杆的抗拉强度；采用表面强化处理修复工艺,可使被修复杆的表层获得更高的残余压应力值，从而使被修复抽油杆的疲劳强度达到工艺型超高强度杆的水平。抽油杆经修复检测后, 具有较高的承载能力和抗弯曲能力, 满足了油田深抽井液要求, 对延长检泵周期, 增加油井采收率, 提高油田综合经济效益有着显著的作用。

参考文献

SY/T 5029-2006 抽油杆.2007

吴则中. 抽油杆[M].北京：石油工业出版社,1994

作者简介

王巍，助理工程师，生于1983年，2006年毕业于大庆石油学院电气工程及其自动化专业，现从事抽油杆修复工作。地址：（163311）黑龙江省大庆市。