抽油杆扶正器

第2章 抽油杆
2.1 抽油杆结构及制造工艺 2.2 特种抽油杆 2.3 抽油杆失效分析 2.4 抽油杆柱附属器具
2.2 特种抽油杆
普通抽油杆的缺点：(发展特种抽油杆的原因) 适应不了深井采油、大泵强采需要 适应不了斜井开采的需要 适应不了高粘油井开采需要 适应不了高腐蚀性油井开采需要 适应不了严重结蜡油井的开采需要
第2章 抽油杆
China University of Petroleum
第2章 抽油杆
抽油杆是抽油设备的重要部件，它将抽油机的运动和 能量传递给井下抽油泵。抽油杆的疲劳强度和使用寿命决 定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。
在抽油过程中，抽油杆柱承受的是不对称循环载荷的 作用，其工作介质为原油、地层水和天然气。抽油杆主要 失效形式为疲劳断裂或腐蚀疲劳断裂。抽油杆的断脱事故 会严重影响原油的生产，增加修井作业费用，提高了原油 的成本。为了提高抽油杆工作的可靠性和使用寿命，国内 外在抽油杆的材料、制造、使用、管理及维护等方面开展 了大量的研究工作，取得了可喜的成果。
70年代初期，美国和加拿大使用的EL I型和EL II型超 高强度抽油杆，已超过60.96万米，失效一直很少。
2.2 特种抽油杆
二、玻璃钢抽油杆
与金属材料相比，玻璃钢制品具有重量轻、抗腐蚀、 疲劳性能好等独特优点，近十几年的开发研究，已成功 地用玻璃钢材料试制成抽油杆，现场使用证明，玻璃钢 杆有很大发展潜力。
的弹性模量为4.96×104MPa，因此玻璃钢抽油杆具有更 好的弹性。
玻璃钢杆比普通杆具有更低的固有频率。普通抽油 杆的工作频率与固有频率之比N/N0<0.5，而玻璃钢杆在 0.50.8之间，玻璃钢杆可以在更接近于系统的固有频率 附近工作，其柱塞冲程将被放大12倍左右，只要合理设 计杆柱能实现超冲程，即Sp/S>1。

第24卷第2期（2019）Vol.24No.2（2019）收稿日期：2018-07-20作者简介：杨荣辉（1994—），男，甘肃徽县人，培黎石油工程学院2017级本科生.*通讯作者，E-mail:zhangleilei123@.新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器设计杨荣辉，张垒垒*，安会明，吴丽平，窦旭斌，邓雪菲，李晓晓（兰州城市学院培黎石油工程学院，甘肃兰州730070）摘要:针对现场有杆泵采油杆管偏磨问题及抽油杆井下工作环境,结合常见抽油杆扶正器的结构和工作原理,进行了新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器的设计.从防偏磨设想到材料选择、结构及尺寸确定等方面进行了系统阐述.这种扶正器理论上实现了在摩擦点处的强制自旋及360毅自旋功能,并且在机采效率和使用寿命上有望大幅度提升.关键词：杆泵采油;自旋式;防偏磨扶正器中图分类号:TE355文献标志码:A文章编号:1008-9020(2019)02-041-03在有杆泵抽油系统中,抽油杆和油管的偏磨降低了抽油杆和油管的强度,造成抽油杆断裂,磨穿管壁,油管漏失,影响油井的正常生产[1].伴随着油田进入高含水开发期,有杆泵抽油系统的工作环境更加恶化,老式的抽油杆扶正器因其结构和工作原理不够理想,工作过程中存在一定的局限性,有的还加剧了管杆的偏磨[2].新结构和新工作原理在新型抽油杆扶正器上的应用是有杆泵采油发展的必然趋势.自旋式抽油杆防偏磨扶正器可以很大程度地减少杆柱之间的偏磨,在提高抽油杆使用寿命的同时还提高了机采效率[3].结合现有抽油杆的结构尺寸,制定出新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器.配合抽油杆工作时达到防偏磨、延长使用寿命的目的.1防偏磨设想产品基于齿形扶正器和自旋式刮腊扶正器的结构特点和工作原理[4,5],产生的设计思路.大多数扶正器工作过程中存在以下问题:(1)扶正器偏磨严重,过早失效;(2)自旋式扶正器的自旋性能有限,不能有效预防偏磨;(3)抽油杆能够得到很好地保护,但油管易磨漏,检修工程量大成本高.设想一种减少抽油杆与油管之间的摩擦次数并降低摩擦强度的结构.该结构具备以下特点:(1)将抽油杆或油管的摩擦尽量转化为扶正器内部的摩擦,从而降低杆管之间的磨损;(2)扶正器在发生摩擦时能够360°旋转,实现均匀摩擦延长使用寿命.2新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器2.1结构设计及材料选用新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器主要由杆体、摩擦套（外层为增强尼龙，内层为35CrMn )和活动接箍三部分组成(图1).杆体上设计三个曲面圆弧状滑槽,均匀分布以降低轴向应力集中.杆体一端为固定接箍,另一端可连接活动接箍(图2).摩擦套内曲面设计三个均匀分布的圆弧状滑条,滑条在滑槽里能够上下滑动,并实现摩擦套的自旋功能.摩擦套外曲面设计四个螺旋导油槽,均匀分布,螺旋方向与摩擦套内曲面滑条螺旋方向相反(图3).上冲程中油流作用在导油槽上的切向力与杆体作用于摩擦套上的切向力方向一致,加强了摩擦套的自旋功能.杆体选用35Cr Mo 材料整体加工制成,或者允许用综合机械性能不低于35Cr Mo 的其它材料代替.摩擦套内层选用35CrMn 做材料,外层采用增强尼龙,辅以高分子稳定剂和增强剂,用先进工艺注塑成型;外层长度稍大于内层长度以降低摩擦套与接箍撞击时产生的振动(图3).杆体外侧和摩擦套内层的内侧应用涂层工艺设计一层聚四氟乙烯基耐磨涂层.41第24卷第2期（2019）Vol.24No.2（2019）2.2工作原理在偏磨部位,有杆泵抽油上下冲程中,摩擦套与油管内壁接触摩擦.抽油杆带动杆体与摩擦套发生相对运动,滑槽作用于滑条强制摩擦套发生沿杆体的旋转运动,同时油流经过螺旋导油槽时辅助滑槽作用于滑条,降低杆体与摩擦套之间的滑动摩檫.一方面摩擦套的自旋降低了与油管的轴向摩擦力,另一方面实现了摩擦套的均匀摩擦,增加了扶正器的使用寿命.3尺寸设计抽油杆的偏磨位置常发生于中性点以下[6-8],所以3/4、7/8英寸抽油杆是经常发生偏磨的对象.以3/4英寸抽油杆为例进行尺寸设计.(1)抽油杆截面积f 1,考虑轴向应力集中减弱杆体强度,设计安全系数a =1.3,满足杆体横截面积f 2>1.3f 1,设计杆体直径D 1=24mm ,则杆体横截面积为422.72mm 2,满足要求,其中f 1=1924π=283.39mm 2,f 2=2424π-2.5π×32=422.72mm 2.(2)为保证工作中摩擦套能够正常沿滑槽运动,设计滑槽为半圆形凹陷螺旋,凹陷直径d 1=5mm ;滑条为半圆形凸起螺旋,凸起半径d 2=4.5mm ;螺旋角均为25°;抽油过程中,杆体随抽油杆上下运动,滑槽对滑条产生的作用力F 的切向分量F 1大于2倍的轴向分量F 2(图4).一方面保证摩擦套的自旋易于实现,另一方面保证摩擦套在上下接头中运动时旋转角度大于360°,实现摩擦套的均匀摩擦.(3)为增加摩擦套的强度并实现摩擦套与杆体的摩擦阻力小于摩擦套与油管内壁间的摩擦阻力.设计摩擦套为金属、增强尼龙复合结构.内层金属内径D 2=25mm ,外径D 3=35mm.外层外表面设计4个均匀分布的半圆形螺旋导油槽,半径为d 3=6mm ,螺旋角为30°,如图2和图3.(4)依据石油天然气行业标准《SYT/5832-2002抽油杆扶正器》,摩擦套外径设计D 4=58mm.为实现摩擦套能够360°自旋,长度设计L 1=110mm ,杆体总长L 2=420mm ,计算摩擦套最大自旋角度为361°.(5)对于2寸半油管(内径62mm )和Φ38抽油泵.按照以上尺寸设计,扶正器处过油面积为f 3大于最小过油截面(游动阀处)f 4,符合要求,其中f 3=6224π-5824π+2×624π=433.32mm 2,(a )摩擦套内层金属剖面滑条(b )摩擦套外层增强尼龙导油槽内层长度外层长度(c )摩擦套外层增强尼龙剖面图3摩擦套图4滑条上质点受力分析杨荣辉等：新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器设计1-杆体;2-摩擦套;3-活动接箍图1新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器剖视图312图2杆体滑槽42第24卷第2期（2019）Vol.24No.2（2019）表1新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器相关结构尺寸设计参数表抽油杆截面积/mm 2杆体截面积/mm 2螺旋滑槽半径/mm 杆体直径/mm杆体长度/mm 杆体周长/mm 螺旋角/°导油槽直径/mm过油面积/mm 2238.39422.72 2.502442075.3625.006.00433.32油管内径/mm 摩擦套外径/mm 滑槽绕杆体圈数螺纹长度/mm 台肩长度/mm 摩擦套长度/mm 活动/固定接箍外径/mm 摩擦套能够旋转的最大角度/°62.0058.001.6937.006.00110.0042.00361.41Design of New Spindle Type Anti-bias Wear Centralizer for Sucker Rod YANG Rong-Hui,ZHANG Lei-lei *,AN Hui-ming,WU Li-ping,DOU Xu-bin,DENG Xue-fei,LI Xiao-xiao(BaiLie School of Petroleum Engineering,Lanzhou City University,Lanzhou Gansu730070)Abstract:For the eccentric wear between sucker rod and tubing,and sucker rod working environment in the well,combined with thestructure and working principle of common sucker rod centralizer,a new type of anti-eccentric wear centralizer for spinning sucker rod was designed.We systematically elaborated from anti-biasing to the material selection,structure and size determination.The cen -tralizer theoretically realizes the forced spin at the friction point and the 360-degree spin function,expected to greatly increase the machine ’s utilization efficiency and service life.Key words:rod pump oil production;spindle type;anti-eccentric wear centralizer责任编辑：郭有婧f 4=1924仔=283.39mm 2.表1为新型自旋式抽油杆防偏磨扶正器相关结构尺寸设计参数.4结论和设想(1)采用杆体滑槽与摩擦套滑条结构实现了摩擦套的360°自旋功能,延长了扶正器的使用寿命.(2)摩擦套360°自旋降低了油管对扶正器的轴向摩擦力,保护了油管和抽油杆,同时提高了机采效率.(3)摩擦套采用金属和增强尼龙复合结构,降低了摩擦套与杆体的摩擦及摩擦套与油管的摩擦.(4)将滑槽———滑条结构应用于扶正抽油杆的创新设计中,依据偏磨部位将结构设计在抽油杆的不同位置,以扩大应用范围.参考文献院[1]王炳英,宋静亚,王玉清,等.抽油杆防偏磨多角度可调式扶正器研制[J].石油矿场机械,2011,40(1):78-80.[2]张海山,张凯敏,宫吉泽,等.不同类型扶正器对水平井下套管摩阻的影响研究[J].钻采工艺,2014,37(3):22-25,7.[3]马占东,张安德,肖月杰,等.抽油机偏磨井防偏磨综合技术[J].石油钻探技术,2005,(1):41-43.[4]丁曙东,刘冬琴.自旋式刮蜡抽油杆扶正器的研制与应用[J].特种油气藏,2004,(1):77-78,108.[5]孟海军.齿形扶正器的研制[J].机械,2006,(6):56-57,59.[6]孙浩,刘清友.大斜度井电泵举升管柱扶正器间距的计算[J].石油学报,2013,34(6):1189-1194.[7]叶勇,石永军,温长飞,等.一种基于动压润滑结构的自旋转扶正器设计[J].石油钻采工艺,2011,33(4):121-124.[8]王晓刚,范伟光,李红今,等.混杂纤维增强PA66复合材料扶正器的研究[J].工程塑料应用,2015,43(1):30-34.43。

抽油杆扶正器抽油杆扶正器The sucker rod string centralizer执⾏标准SY/T 5832-2009 抽油杆扶正器材料尼龙作⽤抽油杆在油管内上下活动，由于抽油杆的弹性变形，杆和油管壁容易产⽣摩擦，抽油杆容易断脱，抽油杆扶正器具有柔韧性强、它与油管内壁接触，可以减少杆与管的摩擦，增强抽油机的采油寿命。

分类按形状可分为滚轮类（图1），柱状类（图2），卡箍类（图3）。

正常情况下，⽉均测1-2次⽣产不正常时（液量降低、不出时，但未卡），补测功图⼀种泄油器，安装于抽油井油管柱下部，⽤于油⽥抽油机井修井时的油管管柱泄油、⼩循环反洗或⼩型循环作业。

该泄油器滑块外部由箍簧箍紧，靠抽油泵柱塞拖动密封滑套总成上、下移动来实现泄油孔的打开和关闭。

卡环槽位于矩形孔下部密封滑套外圆上两组密封圈之间，内环形槽位于壳体上泄油孔处的内壁上，在泄油孔打开和关闭时，卡环均能将密封滑套锁定，从⽽保证泄油器可靠⼯作。

该泄油器结构简单、成本低、加⼯容易偏⼼撞击式泄油器为解决深井泵检泵作业时，将泄油孔以上油管中的原油泄⼊井中，以减少在施⼯中的原油损失和环境污染。

该产品泵压牢固，本体可以重复使⽤，在成本投⼊上起到良好的经济效益。

⽓锚⽓锚的作⽤是在井下流体进⼊泵前将部分⽓体分离出来，减⼩⽓体对泵的影响，提⾼泵效。

⽓锚装在泵的⼊⼝处，在油进⼊泵前将其中的部分⽓体分离出来，减少进⼊泵筒内的⽓量。

⼯作原理⽓锚⾸先通过离⼼分离原理将进⼊⽓锚内的⽓液混合液体进⾏分离，分离后的液体再经重⼒分离和偏⼼分离，分离后的液体进⼊油管，⽽分离出的⽓体被排⼊环空，从⽽达到⽓液有效分离的⽬的。

技术参数：最⼤外径：104mm长度：3.8m、4.8m、5.8m两端连接丝扣：2/8TBG注意事项：1、将⽓锚随⽣产管柱联⼊泵下⼀根油管处；2、⽓锚下端可联接100-200m⼩直径油管做尾管；3、丝扣连接时，母扣在上，公扣在下；4、使⽤⽓锚必须配套泵上定压放⽓阀或井⼝定压放⽓阀，以确保⽓锚效率。

TJFZQ系列柱状扶正器简介
TJFZQ系列柱状扶正器简介
一．产品特点：
采用尼龙66材料，经过特殊工艺加工而成扶正套，具有摩擦系数小，磨损后不掉渣；使用寿命长相对成本低的特点。

（1）采用独创的内椭圆式结构。

扶正器为两半对扣式，扶正块A和扶正块B抱紧抽油杆对扣锁紧后，抽油杆迫使扶正器内孔变形。

其产生的强大变形力使扶正器与抽油杆配合紧密，无轴向滑动。

（2）良好的自身耐磨性和较低的摩擦系数。

扶正面积增大，增加耐磨性能。

扶正器如果具有高的自身耐磨性，就能使扶正器长期保持良好的扶正作用，偏磨损伤也随之降低到最小。

（3）扶正器对油管的磨损损伤小。

采用工程塑料尼龙66扶正器后，杆管摩擦副从金属—金属副变成金属—工程塑料副，尽管工程塑料的耐磨性不及油管，但它有效保护油管不出现严重的磨损。

（4）扶正器具有优良的机械性能
二．结构原理：
该扶正器连接在抽油杆上，利用扶正套外径大于抽油杆接箍外径，起扶正作用，利用扶正套是高强度耐磨碳纤维，工程塑料合成与油管接触使扶正体磨损，而减少油管的磨损，以达到防偏磨的目的。

扶正器三维示意图
扶正快A 扶正块B
三．扶正器主要技术参数扶正器型号：FZ58ZZ
扶正器总长L：90mm 扶正套内径r：25.4mm 扶正套总长L1：90mm 扶正套外径D：58mm 适应油管内径：62mm 工作温度：< 70℃疲劳寿命：107次。