基于力学的抽油杆断裂分析

抽油杆断脱原因分析抽油杆断脱是指在油田钻井、采油和注水作业中，抽油机或注水泵上的抽油杆出现断裂或脱落的现象。

这种情况会给油田生产带来严重的影响，不仅增加了维修成本，还降低了产量，甚至可能引发安全事故。

对抽油杆断脱的原因进行分析，对于改善油田生产效率和保障作业安全具有重要意义。

一、设备故障设备故障是导致抽油杆断脱的主要原因之一。

由于抽油杆在长期高强度工作的情况下，可能会出现磨损、腐蚀或疲劳等情况，导致其强度下降，最终断裂或脱落。

抽油机或注水泵的链条、链轮、齿轮等传动部件如果出现故障，也会影响到抽油杆的正常工作，从而导致抽油杆断脱。

为了减少设备故障对抽油杆的影响，必须加强设备的日常维护和定期检修工作，并及时更换受损的部件，提高设备的可靠性和安全性。

二、操作不当操作不当也是导致抽油杆断脱的重要原因之一。

在油田作业中，如果操作人员操作不当，比如拉升或降低速度过快、启停频繁、负载过大等，都会对抽油杆产生不利的影响，容易引发断脱事故。

抽油杆的连接件如果安装不当或者强度不够，也会成为抽油杆断脱的隐患。

加强操作人员的培训和管理，规范操作流程，严格执行操作规程，对于减少操作不当带来的风险，具有十分重要的意义。

三、工况恶劣在油田作业中，可能会遇到一些特殊的工况，比如温度过高、压力过大、井筒环空过大等情况，这些因素都会对抽油杆的正常工作产生不利影响，容易导致抽油杆断脱。

特别是在高温、高压、硫化氢等严峻环境下，抽油机和抽油杆容易受到腐蚀和疲劳的影响，进而导致抽油杆的断裂或脱落。

针对不同的工况恶劣情况，必须采取合适的措施，比如加强防腐处理、增加润滑剂、降低负载等，以提高抽油杆的耐久性和可靠性。

四、材料质量抽油杆的材料质量对于其耐久性和可靠性具有重要的影响。

如果抽油杆的材料质量不达标，意味着其抗拉强度、抗压强度、抗腐蚀性等指标都无法满足要求，容易在实际作业中出现断裂或脱落的情况。

必须对抽油杆的材料质量进行严格把控，确保其符合国家标准和行业要求，从源头上杜绝因材料质量问题而导致的抽油杆断脱事故。

吴起作业区抽油杆断脱机理与防脱技术引言随着我国石油工业的快速发展，抽油杆系统在油田生产中扮演着重要的角色。

抽油杆是连接泵杆和泵的重要部件，其断脱会导致油井停产，产生严重的经济损失。

吴起作业区是我国大庆油田的一个重要区域，位于宁夏回族自治区，是一个石油资源丰富的地区。

在吴起作业区，抽油杆断脱问题严重，成为制约生产的一大隐患。

本文将对吴起作业区抽油杆断脱的机理进行分析，并探讨防脱技术，希望能对相关石油工程人员在生产实践中遇到的问题提供帮助。

一、抽油杆断脱的机理1. 抽油杆受力分析抽油杆在油井生产中承受着来自油管和泵的拉力、压力和扭转力，同时还受到地层压力、井筒摩擦力等外部作用力的影响。

由于油井深度、地层性质、井筒内外径和泵杆的尺寸不同，油井中的抽油杆受力情况也会有所不同，从而导致抽油杆的断脱。

2. 抽油杆疲劳损伤抽油杆在工作中会受到来自泵杆的频繁拉挤以及泵杆上下运动的作用力，长时间的疲劳受力会导致抽油杆的疲劳损伤，从而增加了抽油杆的断脱风险。

3. 工作液对抽油杆的影响油井生产中通常会注入一定量的工作液以维持油井的压力、冷却油管及泵杆以及减少井底摩擦。

工作液的注入也会对抽油杆产生一定的影响，尤其是当工作液的压力过大或者注入速度过快时，会增加抽油杆的断脱风险。

4. 井筒条件对抽油杆的影响井筒的摩擦力、倾斜度、直径等条件也会影响抽油杆的断脱。

特别是在井眼的投影面上，摩擦力会增大，从而增加了抽油杆的断脱风险。

5. 其他因素除上述因素外，抽油杆断脱的机理还与油管的材质、泵杆的安装情况、工作环境的变化等因素有关。

1. 合理设计抽油杆系统为防止抽油杆断脱，首先要进行合理设计。

根据不同的井况和工况，选择合适的抽油杆材质、尺寸及长度，设计合理的井筒结构和泵杆安装方式，减少抽油杆疲劳损伤的发生。

2. 优化井筒条件在施工过程中，应尽量避免井筒内发生异常情况，保证井筒的光滑度和完整性，减少摩擦力对抽油杆的影响。

3. 加强抽油杆的检修工作定期对抽油杆进行检查和维护，及时发现和更换疲劳损伤严重的部件，延长抽油杆的使用寿命。

抽油杆断脱原因分析抽油杆是油井中传递动力和支撑泵心的关键设备，它的安全运行对油井的生产和经济效益至关重要。

然而，在实际的生产过程中，抽油杆往往会因为断裂或脱离而引发一系列的问题，严重影响油井的生产和安全运行。

本文对抽油杆断脱的原因进行分析，从而提高油井的生产效率和安全性。

一、抽油杆的设计和使用条件抽油杆的设计和使用条件是抽油杆断脱原因的重要因素。

抽油杆的设计应考虑井深、井口载荷、井眼直径、油层压力等多种因素，才能满足井况的需求。

同时，在使用过程中，需要严格控制拉力、扭矩等参数，避免抽油杆过度弯曲、锁死，导致抽油杆变形、疲劳破坏、断裂和脱离等事故。

二、油井环境和工艺条件油井环境和工艺条件对抽油杆断脱也有重要影响。

油井环境有时会存在腐蚀、磨损、砂石等情况，使得抽油杆表面出现缺陷，导致裂纹、断裂等事故发生；而油井沉积物、结垢等也会影响泵心的工作状态，使得抽油杆的受力分布不均，从而导致抽油杆断裂。

此外，一些工艺条件如温度、压力、间隙、润滑等也会对抽油杆产生影响，例如温度过高或过低，泳架条件不良，润滑不足等都会导致抽油杆的磨损和损坏。

三、操作和维护操作和维护对抽油杆安全和寿命也有着至关重要的作用。

操作时应注意调节好拉力、扭矩，在离心泵等辅助设备启停、调节过程中控制好抽油杆的受力情况；同时，定期进行维护检查、清洗检修和润滑保养，及时发现和处理抽油杆的缺陷和故障。

综上所述，抽油杆断脱原因的复杂性和多样性需要我们从多个方面进行分析和解决。

合理的设计和使用条件、良好的油井环境和工艺条件、规范的操作和维护，都是提高抽油杆运行效率和安全性的关键措施。

抽油杆断脱的成因分析与防治对策抽油杆断脱是油田采油过程中常见的问题，一旦发生将对油田生产造成严重影响，甚至影响到整个油田的开发进程。

对抽油杆断脱的成因进行深入分析，并提出相应的防治对策对于保障油田的稳定生产具有十分重要的意义。

一、抽油杆断脱的成因分析1. 动作不规范采油现场的操作人员在进行抽油杆动作时，如果动作不规范，如顶驱过猛、冲击过大等均会导致抽油杆断脱。

2. 抽油杆材质问题抽油杆本身的材质问题，如内部存在缺陷、裂纹等都可能成为抽油杆断脱的隐患。

3. 抽油杆疲劳损伤长期的高频次运动会导致抽油杆的疲劳损伤，超过其承载极限就会发生断脱。

4. 抽油杆受力过大抽油杆在受力过大情况下，如承受过大载荷、受到外力冲击等也容易断脱。

5. 抽油泵工作异常抽油泵的工作异常，比如启动不顺畅、运行不稳定等都会对抽油杆产生不良影响，导致断脱。

二、抽油杆断脱的防治对策1. 规范操作提高操作人员的技术水平，规范操作流程，严格按照操作规程进行操作，避免因操作不规范造成的抽油杆断脱事件发生。

2. 定期检查定期对抽油杆进行全面检查，检查抽油杆的材质、疲劳程度、受力情况等，及时发现问题并进行处理，确保抽油杆的健康状态。

3. 加强维护加强对抽油杆的维护保养工作，延长抽油杆的使用寿命，减少断脱事件发生的可能性。

4. 抽油泵监控对抽油泵进行严格的监控，一旦发现抽油泵运行异常，及时停机检修，排除故障，避免故障对抽油杆的影响。

5. 抽油杆设计优化通过改进抽油杆的设计，优化抽油杆的结构和材质，提高抽油杆的抗压能力和疲劳寿命，从根本上减少抽油杆断脱的可能性。

三、抽油杆断脱的对策实施1. 完善制度建立健全相关的操作规程和制度，明确操作人员的操作责任和要求，确保操作流程的规范性。

2. 加强培训加强对操作人员的技术培训，提高其操作水平和安全意识，使其能够熟练掌握操作技能并严格执行操作规程。

3. 强化监管加强对抽油杆的质量监管，确保抽油杆的质量达到标准要求，减少因抽油杆材质问题导致的断脱事件发生。

刚性抽油杆螺纹连接处断裂失效分析摘要在石油工业中，抽油杆是一种常见的设备，用于从油井中提取石油。

然而，抽油杆螺纹连接处的断裂失效是一个经常出现的问题，对生产造成了严重的影响。

本文通过实验和数值模拟的方法，对刚性抽油杆螺纹连接处断裂失效进行了分析，并提出了相应的改进措施，以提高系统的可靠性和安全性。

1. 引言抽油杆被广泛应用于石油工业中的油井开采过程中，在高温、高压和恶劣的环境下工作。

抽油杆的螺纹连接处是其中最容易发生断裂失效的部分，因为在工作过程中会受到巨大的拉力和扭矩，同时还要承受石油液体的冲击和腐蚀。

因此，了解抽油杆螺纹连接处的断裂失效机理，并采取相应的改进措施，对于提高抽油杆系统的可靠性和安全性至关重要。

2. 断裂失效机理2.1 材料特性抽油杆通常采用高强度的碳素钢制造，具有较高的拉伸强度和抗疲劳性能。

然而，由于长期工作在高温、高压和腐蚀的环境下，抽油杆的材料会发生相应的蠕变和腐蚀疲劳现象。

2.2 螺纹连接处的应力状况在抽油杆的螺纹连接处，由于受到拉力和扭矩的作用，会导致应力集中。

应力集中会引起连接处产生微裂纹，当裂纹扩展到一定程度时，就会导致断裂失效。

3. 断裂失效分析方法3.1 实验方法为了研究抽油杆螺纹连接处的断裂失效机理，可以进行拉力试验和扭矩试验。

通过调节载荷大小和频率，可以模拟实际工作条件下的应力状态，观察连接处的断裂情况。

同时，可以将断裂样品进行金相显微镜观察和扫描电子显微镜分析，以了解断裂形貌和微观组织的变化。

3.2 数值模拟方法利用有限元分析软件可以对抽油杆螺纹连接处的应力分布进行模拟和分析。

通过建立合理的材料本构模型和几何模型，可以计算出连接处的应力和位移分布。

通过对模型的优化调整，可以得到最大的应力和应力集中区域。

4. 改进措施4.1 强化材料性能为了提高抽油杆的抗蠕变和抗腐蚀性能，可以选择更高强度的材料，并进行相应的热处理和表面处理。

此外，还可以采用涂层技术，在连接处形成保护层，以减少外界的腐蚀和磨损。

抽油杆断裂分析姓名——班级——摘要：某油田用抽油杆服役半年即发生失效断裂。

从断口的宏微观形貌特征、微组织、常规力学性能和化学成分等方面进行了分析，认为，材料化学成分不当、存在冶金缺陷及强度偏低等是造成该抽油杆发生早期疲劳断裂的主要原因。

关键词：抽油杆；断口；疲劳；失效分析一、引言某厂生产的一批超高强度抽油杆，在服役近半年后，其中一根距地面处的抽油杆突然断裂，导致采油工作中断，造成了一定的经济损失。

该抽油杆杆径为25mm，其技术要求σs≥800MPa ，σb为966~1200MPa，δ≥14%，ψ≥45%。

热处理工艺： 930℃正火，400℃回火。

二、检验与结果1断口宏观分析原断口（见图1）表面虽已氧化锈蚀，但仍可提供如下信息：①断裂起始于抽油杆内部，并以此呈弧线状向前扩展，比较符合疲劳断口宏观形貌特征；②断裂的扩展台阶明显，扩展方向一目了然；③原断口上具有较大的剪切唇，一方面说明材料基体本身塑韧性较高，另一方面也说明该抽油杆断裂时所受应力可能要大于其实际许用应力。

图1 抽油杆断口宏观低倍形貌（实物）2断口微观形貌分析将原断口样用SEM进行观察，可见，在断裂扩展台阶及其扩展方向的裂纹源区存在着一断裂撕拉斜面(见图2a)，但其更详细的微观形貌特征已被腐蚀产物所覆盖(见图2b)(a)断裂起始及扩展区 (b)断裂扩展区图2 抽油杆原断口的SEM二次电子形貌为进一步考察材质、深入分析断裂成因。

本试验选取新的冲击断口试样进行SEM观察与分析。

①新断口上存在较多尺寸很大的裂纹和孔洞（见图3a）、以及导电性差的白亮带（见图3b）；②该材料基体的正常微观断口形貌特征为韧窝状，同时还存在夹杂物。

对图中A处夹杂物进行能谱分析），结果显示，夹杂物中含有S，Al，Mn和Ca等元素；③新断口上很多区域如一些孔洞洞壁上存在着导电性不佳的块状物，进一步观察，其为堆集在一起的细颗粒状物质，这些聚集颗粒物经ESD分析主要含Al元素，同时还有少量的S和Ca元素。

抽油杆断脱的成因分析与防治对策抽油杆是油井中连接地面动力机械和井底油管的重要设备，在正常生产中起到非常重要的作用。

然而，抽油杆断脱现象的出现会严重影响油井的正常生产，甚至会导致油井停产，给油田的生产带来很大困扰。

究竟抽油杆断脱是如何发生的，我们需要对其成因进行分析，然后制定相应的防治对策。

一、成因分析1.抽油杆粘滞油井在生产过程中会产生大量的沉积物，若未及时清除，则会在抽油杆表面粘附大量淤泥。

随着沉积物的增多，摩擦力不断升高，以至于杆身与钻井管壁之问的摩擦力超过了抽油杆的承受能力，最终导致抽油杆发生断脱。

2.抽油杆过度拉伸抽油杆在遇到过度拉伸时，杆体容易发生形变、位移或破裂等严重问题，尤其是在乏油或枯水区产生的抽油杆拉断部分多由于过度拉伸引起。

过度拉伸的原因可能是因为生产条件不佳，造成井下油管中的液柱失衡；或是由于动力机械的不正常操作，使得抽油杆过度拉伸，最终导致抽油杆断脱。

3.抽油杆腐蚀油井环境恶劣，含盐、含硫等腐蚀因子，容易侵蚀抽油杆，同时也会容易受到沉积物的侵蚀。

抽油杆因腐蚀而形成了弱点，一旦断脱，将会对油井产生灾难性的影响。

二、防治对策要避免抽油杆粘滞问题，最好的办法就是定期清洗抽油杆。

清洗可以去除沉积的淤泥和杂质，有效减少抽油杆表面的摩擦力，一定程度上防止抽油杆的断脱。

需要在控制抽油杆的拉伸过程中严格控制因素，确保动力机械正常操作，保证井下油管中的液柱平衡，避免因过度拉伸导致的抽油杆破裂断脱。

应警觉地关注抽油杆的腐蚀状况，一旦发现腐蚀，应立即修缮或更换抽油杆，以确保其在正常的生产条件下顺畅工作。

总而言之，掌握抽油杆断脱的成因和防治对策，可以在油田生产中得到很好的应用，帮助油井充分发掘石油资源，并确保其生产条件的稳定和可靠。

抽油杆断裂原因分析与预防本文根据下寺湾采油厂近两年来修井作业施工、修井资料的调查，对抽油杆断脱井进行了统计分析认为：断脱的主要原因丝抽油杆柱的组合不合理、偏磨、腐蚀、疲劳破坏及管理不当等所致，并提出了应采取的技术管理措施，可通过优选抽油杆组合、井筒综合治理、调节抽油机参数等方法来预防抽油杆断脱。

标签：抽油杆断脱;原因分析;预防措施一、抽油杆断裂故障分析为了找出抽油杆断裂的原因，针对采油厂近两年来的抽油杆断裂井进行了分析，断裂的位置大部分集中在抽油杆柱的两端（井口位置和接近泵口位置），最上部10%和最下部30%的杆柱断裂次数占65.3%。

杆柱下部断裂的次数多，是由于活塞在上行过程中，杆柱受拉，在下行中杆柱中和点以上的油杆受拉，中和点以下的油杆受压。

在上述杆柱中，90%-100%的抽油杆在中和点以下，上行受一个拉力，下行受到一个压力，同时由于相当部分井缺少油杆扶正器，油杆受压时在油管内产生弯曲，这就加速了杆疲劳破坏，造成了下部断裂的次数增加。

上部油杆在杆柱中所受的拉力最大，长期在高的许用应力状态下工作，如果杆柱组合不合理或卡泵（卡泵时，杆柱所受拉力增大，易造成上部抽油杆断裂，这种原因造成的油杆断裂，在现场发现了不少）等原因都有可能造成上部抽油杆断裂，特别是光杆。

二、抽油杆断裂原因分析1、机械因素1.1抽油机不平衡，抽油机长时间在不平衡的状态下工作，那么抽油杆在长期的不对称循环交变载核作用下易脱扣和断裂。

（如：加深或上提泵挂，而抽油机未调平横）1.2抽油杆的疲劳的影响：由于抽油杆在上下运动中，受到一个交变应力的作用，易引起疲劳断裂。

2、油杆加工及运输问题2.1 为了保证抽油杆的抗疲劳性能必须通过热处理使其获得一定的综合力学性能。

即要有一定的强度又要有一定的韧性。

但抽油杆是细长杆，热处理时质量沿轴向的不均匀不容易保证，金象组织不正常，机械性能不符合要求，同时杆体变形严重。

2.2 在热处理过程中易产生气泡，抽油杆在冷却后在本体上留下坑点，为油杆断裂埋下伏点。

抽油杆断脱分析与防治对策抽油杆断脱是指在油田采油过程中，由于工作条件、设备故障或操作失误等原因造成抽油杆在井下断裂或脱离工作状态的现象。

抽油杆断脱不仅会影响油田的正常生产，还可能导致安全事故的发生。

对抽油杆断脱进行分析与防治对策的研究具有重要的意义。

一、抽油杆断脱的主要原因分析1.工作条件不良抽油杆在井下工作时，受到地质条件、井筒环境、油管内流体压力等多种因素的影响。

如果井下环境恶劣，如井筒受损、地质层不稳定、油管内流体压力过大等，就容易导致抽油杆断脱。

2.设备故障抽油杆及其附件是油田采油中的重要设备，如果这些设备出现故障或磨损，就会增加抽油杆断脱的风险。

抽油杆变形、接头断裂、泵积炭等问题都可能导致抽油杆断脱。

3.操作失误操作人员在日常作业中，如果没有按照操作规程和安全操作规定来进行，就容易出现操作失误导致抽油杆断脱的情况。

在抽油杆的安装、维修、调整等过程中，如果操作不当就会引发断脱事件。

二、抽油杆断脱的防治对策1.改善工作条件针对工作条件不良导致的抽油杆断脱问题，可以采取一系列措施来改善工作条件。

比如在井下环境恶劣的井筒内增加支撑物，加强井下设备的维护和管理，提高井筒的稳定性等。

2.加强设备维护设备是抽油杆断脱的重要因素之一，因此加强设备的维护工作是预防断脱的关键。

定期对抽油杆及其附件进行检查，及时发现问题并进行修理或更换，能有效降低断脱的风险。

3.加强操作培训操作失误是导致抽油杆断脱的重要原因之一，因此加强操作人员的培训是预防断脱的重要措施。

培训内容包括操作规程、安全操作规定、紧急应对措施等，提高操作人员的安全意识和专业技能。

4.安全监测系统建立完善的安全监测系统是预防抽油杆断脱的一项重要举措。

通过安全监测系统，可以对井下环境、设备状态、操作情况进行实时监测，及时发现问题并采取措施，保障抽油杆的安全运行。

5.科学作业管理加强科学的作业管理是提高抽油杆运行安全性的关键。

对工作人员进行安全教育，建立健全的安全管理制度，规范作业流程，全面提高作业管理水平，从而减少抽油杆断脱的风险。

抽油杆断脱的成因分析与防治对策抽油杆是石油钻井和开采过程中的重要设备之一，主要用于将油井中的原油提升到地面。

然而，在长期的使用过程中，抽油杆往往会发生断裂、脱离等故障，给生产造成很大的损失。

因此，对于抽油杆断脱的成因进行分析，并找出相应的防治对策具有重要的现实意义。

一、成因分析（一）材料质量问题如果抽油杆的材质质量不良，会引发很多断脱故障。

例如，过于脆弱，则在使用过程中容易断裂；而如果太软，则极易出现弯曲变形等情况。

因此，材料的选择必须经过严格的考虑，保证质量过硬。

（二）连接件问题连接件的强度和可靠性对于抽油杆的正常运行至关重要。

如果连接件的设计或者安装不当，会导致连接件自身出现疲劳或者磨损，进而引发抽油杆的脱落。

此外，连接件的紧固力度也要注意，过紧或过松都容易导致抽油杆脱离。

（三）操作不当工人在进行抽油杆的拆卸组装、安装以及调试过程中如果没有严格遵循操作规程，会容易引发抽油杆断裂、脱离等故障。

例如，在拧紧连接件时使用了高扭矩，或者在安装过程中松动操作不慎，都会造成抽油杆的脱落。

（四）老化问题抽油杆的使用寿命是有限的，如果使用时间过长，或者常受到重负荷的工作状态，会导致抽油杆发生老化问题。

例如，金属零件的内外削蚀、疲劳以及变形等问题都会引发抽油杆的故障。

二、防治对策抽油杆的材料质量必须保证上乘，才能降低故障率。

要选择具有良好韧性和强度的合金钢来制作抽油杆，保证其具有很强的抗拉强度，同时耐磨性以及耐腐蚀性也要相对较高。

（二）加强检修和维护在抽油杆的工作过程中，要对其进行定期的检修和维护，确保连接件的强度和可靠性。

要严格按照操作规程进行组装和拆卸，避免出现操作不当产生的故障。

（三）增加可靠性寿命可以在连接件设计上增加安全因素，如在连接螺栓上增加防松螺丝垫，使其在使用过程中更加稳定。

同时，在生产中可采用先进的表面硬化技术，提高抽油杆的耐磨性和耐腐蚀性，延长其寿命。

（四）完善管理体制在管理体制方面，要加强监督和管理，确保操作规程的落实。