
抽油杆扶正器是油田开采中用于减少杆管偏磨的核心井下工具,其结构设计直接决定了防磨效果与使用寿命。从基础的分体式结构到创新的自旋转与功能集成设计,扶正器的技术演进始终围绕“降低摩擦、延长寿命”这一核心目标展开。
一、基础结构:分体式设计的防磨原理
守旧抽油杆扶正器采用分体式结构,由接箍、扶正套和短节三部分组成。接箍负责与抽油杆连接,短节作为支撑骨架,而扶正套则是核心防磨部件。其设计关键在于扶正套的外径需大于抽油杆接箍,确定在抽油杆上下运动时,扶正套优先与油管内壁接触,通过自身磨损替代杆管直接摩擦。例如,在定向斜井中,抽油杆因井斜角产生弹性弯曲,扶正套通过扩大接触面积,将集中摩擦力分散至整个扶正套表面,从而降低局部磨损速率。
材料选择上,扶正套多采用材料。早期以尼龙为主,但性有限;近年推广的PPESK高分子材料,其性较尼龙提升一倍,摩擦系数降低,明显延长了扶正套的使用寿命。此外,分体式结构的另一优点是便于井下安装——扶正套可预先套入抽油杆,再通过接箍与短节固定,无需复杂工具即可完成组装。
二、结构优化:自旋转机制与流体动力学应用
为解决守旧扶正器局部磨损过快的问题,自旋转式扶正器通过引入流体动力学原理实现磨损均匀化。其核心创新在于螺旋油道设计:扶正套内壁加工有螺旋槽,当抽油杆运动时,井液在螺旋槽内形成涡流,产生与扶正套旋转方向一致的流体动力矩,驱动扶正套绕抽油杆轴线自转。例如,某专利技术中,扶正套的螺旋角设计为角度,使转速与抽油杆冲次形成固定比例,扶正套在单次冲程内完成多圈旋转,从而避免固定位置持续磨损。
旋转机构的设计同样关键。部分产品采用轴承与钢球滚动配合结构,通过三棱形圆弧面扶正体与半圆形环槽钢球的组合,将滑动摩擦转化为滚动摩擦,降低旋转阻力。这种设计不仅提升了自转稳定性,还能释放抽油杆的扭转应力,防止因杆柱扭转导致的脱扣事故。
三、功能集成:防磨、刮蜡与减震一体化
现代扶正器通过结构创新实现了多功能集成。例如,某专利技术在扶正套外侧增设螺旋凸起刮板,利用扶正套旋转时的离心力清理油管内壁结蜡。刮板采用弹性材料,可根据油管内径自动调整贴合度,既避免刮伤油管,又能清理蜡层。实验表明,此类扶正器可使检泵周期延长,同时减少因结蜡导致的杆管卡阻风险。
减震功能则通过磁悬浮机构实现。某专利技术中,扶正套与油管内壁之间设置硅胶垫层与磁斥力缓冲装置,当抽油杆振动时,磁斥力与硅胶弹性共同吸收冲击能量,减少井下震动对杆柱的疲劳损伤。这种设计适用于深井或高含气井,可明显降低杆管断脱率。
四、特别工况适配:结构定制与材料
针对不同井况,扶正器的结构需进行针对性优化。例如,在含砂量较不错的油井中,扶正套表面需采用碳化钨涂层或陶瓷镶嵌工艺,提升抗磨粒磨损能力;在高温井中,则需选用不怕温材料,防止材料蠕变导致扶正套松脱。此外,对于井斜角大的定向井,扶正器需采用阶梯轴结构,通过多级扶正套协同工作,确定杆柱在复杂轨迹中的居中性。
五、结构演进趋势:智能化与自适应
当前,扶正器的结构设计正朝着智能化方向发展。例如,某新型扶正器内置限位内板,当油管结蜡导致杆管间隙缩小时,内板可偏转一定角度,推动刮板外移,维持过流通道通畅。这种自适应结构无需人工干预,即可根据井下工况动态调整防磨参数,代表了未来扶正器技术的重要方向。
抽油杆扶正器的结构设计经历了从单一防磨到多功能集成的演进过程。通过材料创新、流体动力学应用与智能化设计,现代扶正器已能速率不错应对复杂井况,为油田降本增效提供了关键技术支持。未来,随着材料与智能制造技术的进一步突破,扶正器的结构将愈加精密,功能也将愈加优良。

