如何预防在活塞卡死井作业中抽油杆断裂

[摘 要]抽油杆卡死井在检泵作业中因人工倒扣安全系数低，作业中往往采取大力硬拔的措施施工，这样抽油杆因受到过大的拉力作用，其性能发生一定的变化，轻者杆体出现塑性变形，性能降低，重者抽油杆严重弯曲直至断裂。抽油杆液压倒扣装置是专门的倒扣工具，与现有的液压钳配合使用，可以安全的倒开被卡死的抽油杆，避免作业中因采取措施不当造成的抽油杆损坏，减少质量隐患，降低油井维护成本。

[关键词]活塞卡 预防 断裂

中图分类号：TE933.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0260-01

活塞卡死井在作业中，起抽油杆时若大力硬拔，超过了抽油杆的屈服极限和抗拉强度，致使抽油杆产生严重的塑性变形而弯曲甚至拉断，严重破坏了抽油杆的性能。

1.抽油杆拉断及预防

1.1 抽油杆的拉伸特性

抽油杆受到轴向拉力后，其变化与其它钢材一样，具有一定规律，如图1所示。纵坐标为抽油杆轴向所受的拉力，用P表示。横坐标为抽油杆的伸长量，用L表示。从图上可看出抽油杆在拉伸过程中可分为四个阶段：

第一阶段：弹性阶段 在这个阶段内抽油杆的伸长L与轴向拉力P成正比例关系，而且逐渐撤去拉力后抽油杆会恢复原来的长度，并无塑性变形，如图2-1。

第二阶段：流动阶段 在这一节段内，抽油杆的伸长量急剧增长，但是其轴向拉力却在一个较小的范围内波动，如果忽略这个波动，拉力基本保持在一个水平线上。这一现象成为流动，如图2-2。这时如果抽油杆的表面是抛光的，则可看出大约与轴线成45°角方向有条纹，这种条纹是由于材料沿最大剪应力方向发生滑动而出现的。

第三阶段：强化阶段 抽油杆经过流动阶段后，如果继续加大轴向拉力，则继续发生变形，变形过程中材料不断发生强化，并产生塑性变形。其变形量要比弹性阶段大的多，而且整个杆体的径向尺寸有明显的缩小，如图2-3。在这一阶段若很快撤去拉力，因抽油杆材质、粗细不会绝对一致，各部位塑性变形也不均等，从而使抽油杆出现弯曲现象。现场观察，一般呈麻花状。

第四阶段：局部变形阶段 抽油杆伸长到一定程度后，轴向承载能力反而下降，并在杆的某一部位会出现截面明显缩小，如图2-4所示，称为径缩。径缩现象出现后，再继续施加拉力，抽油杆很容易被拉断。

1.2 抽油杆使用中常用的几个参数

①屈服极限用σs示。在流动阶段内，应力在较小的范围内波动，而波动的下限是比较稳定的，称为材料的屈服极限，可简单的认为材料从σs点起有塑性变形，这一点为拉伸图中的A点。

②强度极限（抗拉强度）用σb表示。这一点是拉伸图中强化阶段的B点，它标志着杆件的最大抗拉极限，即拉力超过这一点就出现径缩，杆就被拉断。

③许用应力用〔σ〕来表示。许用应力是考虑了安全系数及其他一些因素后，抽油杆在实际应用中单位面积上所承受的力。

1.3 抽油杆拉断的原因及断口特征

抽油杆拉断的原因主要是超负荷，即使用应力超过了抽油杆的强度极限，其断口有明显的径缩特征，如图3所示。

若抽油杆断口有明显的径缩现象，则可判断为拉断；若断口没有径缩而是齐茬，则可断定为疲劳断裂。

造成拉断的原因有以下几条：

1）设计不当，超载使用。

2）生产管理不当，造成砂蜡卡，增大负荷，超载拉断。

3）施工作业中超载硬拔。

1.4 预防抽油杆拉断的措施

预防抽油杆拉断的措施主要有：优选设计使抽油杆不超载使用；合理配置杆柱；新旧杆不混用；开展抽油杆探伤，不合格杆不下井；作业施工时遇到卡死井不得超载硬拔起杆等。

根据施工现场经验，普通￠19mm抽油杆硬拔载荷150KN以下是不会弯曲的，达到200KN基本就断了。因此在作业施工中，上提抽油杆柱遇阻时，载荷达150KN仍不能解卡时，就应停止起杆，该考虑倒扣作业了，否则将对抽油杆造成严重的损坏。

2.油杆液压倒扣装置

2.1 液压倒扣装置实物图

这一装置由两个方卡子和两个切割成两瓣的油管短节焊制而成，使用时与井上液压钳配套使用，制作简单，使用方便。

2.2 液压倒扣装置的使用

根据经验，当上提抽油杆柱载荷达150KN不解卡时，就应考虑倒扣了。

倒扣前，先根据井内抽油杆的长度和规格估算出杆的重量，再上提杆柱，使载荷接近杆的重量，让最下一根抽油杆处于中和点位置。然后把倒扣装置卡在抽油杆上，再用液压钳咬住倒扣装置中间部位进行卸扣，便可顺利倒开被卡的抽油杆。现场应用中，一趟抽油杆一般倒扣2-3次便可全部起出。

2.3 液压倒扣装置的使用效果

从使用效果可证明，抽油杆液压倒扣装置与液压钳配合使用进行抽油杆倒扣，可消除因超载硬拔产生的抽油杆质量隐患，避免抽油杆的直接损坏，减少工人劳动强度，消除抽油杆人工倒扣所带来的安全隐患，保证了作业施工质量，减少了损失。

3.结论与认识

抽油杆的断裂是一个很复杂的过程，随着抽油杆使用时间的延长，断裂的机率也随之增多。抽油杆断裂的预防，需要多部门共同配合，从新抽油杆投入使用开始，就应引起我们的重视。