抽油井是油田生产核心，其光杆承受复杂应力。光杆“断弯”故障会直接导致停产、产量损失，甚至引发泄漏、污染与安全风险，是油田开发的突出难题。传统技术（如单流阀、防喷盒、悬绳器下卡子）存在防喷效果有限、能耗高、可靠性不足等缺陷，故障后仍难免停产且处理复杂，难以满足高效安全生产需求。
 
为此，自2025年起，孤东采油厂采油管理三区基于“断光不井喷不停抽”目标，经技术攻关与实验，成功整合革新了四项关键技术：悬绳器支撑架、精确定位型光杆卡子、光杆导向罩及加长吊绳。这套综合防控体系通过直接应对上述挑战，其核心在于集成应用这四项技术，最终实现在光杆发生断裂时油井仍能连续生产，并有效预防光杆弯曲，从而具备了显著的经济、社会效益与较广阔的推广前景。
 
技术研究
 
在整合技术成型之前，油田现场主要依赖几类常规措施应对光杆断弯风险，但均存在不同程度的局限性：站后单流阀，主要功能是防止管线内液体倒流。其缺陷在于运行时噪音较大，且当光杆断裂后，对于具备自喷能力的油井无法有效防喷，最终仍导致油井停产。井口防喷盒，通过盘根密封光杆，其核心缺陷是显著增加了光杆上行时的摩擦阻力，导致系统能耗上升。在光杆断裂工况下，同样无法维持生产，且给后续处理带来困难。悬绳器下加装备用光杆卡子，作为一种应急机械卡持方案，其可靠性高度依赖于人工安装的精确度。实践中，若安装位置稍有偏差，在光杆缓慢下行（“缓下”）时，极易因受力不均而将光杆拉弯，最终仍难免停产结局。
 
上述措施的共同问题是“防而不治”或“治而停产”，无法在故障发生时实现“不停产”这一核心诉求。为此，项目团队转变思路，从单纯的“故障后处理”转向“故障中控制”与“故障前预防”相结合。自主研制了以“悬绳器支撑架”为核心的基础构件，通过与备用光杆卡子协同工作，首次实现了在光杆断裂瞬间，利用机械结构承接下落杆柱重量，从而避免抽油设备停机与井喷。针对光杆弯曲问题，则系统研究了“光杆导向罩”、“导向杆”以及“加长吊绳”等多种方案，用于应对光杆缓下时可能发生的碰撞、蹩卡等风险。
然而，初代技术在现场推广中暴露出新的难点，即作为关键锁紧元件的“光杆卡子”本身存在设计缺陷。如图1所示，传统的圆形光杆卡子尺寸较大，在狭窄的悬绳器空间内难以实现快速、精准的定位安装，极大地增加了职工的劳动强度与操作风险，成为技术全面推广的瓶颈。这一问题的发现，直接催生了本次整合推广中最关键的创新——精确定位型光杆卡子的研发。

 
图1中可清晰对比传统光杆卡子与新型精确定位型光杆卡子的结构差异
 
技术整合与创新
 
本项目的核心成果并非单一技术的突破，而是针对抽油井光杆断弯故障的不同诱因与表现形式，将多项技术进行有机整合与系统性优化，形成了一套模块化、可配置的解决方案。其整合原理与创新内容如下：   
                                                        
为解决传统卡子的安装难题，项目团队对其进行了四项革命性改进：去掉外凸的把手，并将顶丝缩短1厘米，显著缩小了外形轮廓，使其能轻松放入悬绳器支撑架内部的有限空间；保持内锥孔锥度不变，将孔径增大2毫米。这一设计使得卡子在最终锁紧前，能够沿光杆轴向轻微移动，便于职工进行位置微调；在卡子底边、平行于顶丝的方向加工出特殊的定位辅助台阶。操作时，只需借助撬杠抵住该台阶，即可轻松、准确地将卡子推动至预设的“应力集中点”下方，实现了定位的“傻瓜化”；创新性地在卡瓦与卡子上端面之间加入一个“磁性辅助支撑架”。其作用是在卡子定位过程中，抵消卡瓦自重，防止其提前下滑导致卡子意外锁死，确保了定位流程的顺畅。待驴头吃上负荷、位置固定后，该支撑架便可移除以进行最终紧固。
 
整合技术根据油井的个体差异（如原油粘度、光杆行程、设备间距等），灵活搭配四大组件，形成定制化防控方案。其作用原理可通过图2所示的装置应用示意图进行直观理解：
 
图2展示悬绳器支撑架、精确定位型光杆卡子、光杆导向罩、导向杆的协同工作状态
 
“断后不停喷”基础组合（悬绳器支撑架+精确定位型光杆卡子），原理是将精确定位型光杆卡子预先精确安装在光杆应力集中点下方。当光杆在此处断裂时，下落的杆柱带动该卡子下坠，使其恰好坐落在牢固的悬绳器支撑架上。支撑架承载了全部杆柱重量，使抽油机驴头继续正常运行，从而实现了“光杆断，抽油不停”。同时，该结构消除了吊绳外摆的空间，从根本上避免了光杆缓下时被拉弯的风险。
 
“防碰防弯”增强组合（在上述基础上+光杆导向罩）原理是针对油稠导致光杆下行缓慢的井，光杆可能在行程顶部与下行的驴头发生碰撞。加装的光杆导向罩具有特殊的锥形导引面。如图2所示，当驴头下沿触碰导向罩时，作用力会产生一个向前的水平分力，将光杆轻轻推离碰撞轨迹，从而避免光杆被驴头“碰弯”。
 
“防蹩防弯”完全组合（在上述基础上+导向杆）原理是对于某些井，光杆顶端在上死点时可能低于驴头下沿，存在下行初期光杆头部“蹩入”驴头弧面内侧的风险。加装一根垂直的导向杆，其顶端始终高于驴头下沿。如图2所示，它像“探针”一样提前与驴头接触并引导其轨迹，确保光杆始终在正确路径下行，杜绝了“蹩弯”事故。
 
“空间保障”辅助措施（加长吊绳）原理是许多老旧油井的原始设计空间不足，无法安装上述防控装置。通过将吊绳统一加长30厘米，等效增加了驴头与井口之间的垂直空间，为悬绳器支撑架、光杆导向罩等设备的安装创造了必要条件。
 
推广应用与效果分析
 
自2025年起，该整合技术在采油管理三区率先进行推广应用。截至报告期，已在32-5266、41-215、40-205等多口具有代表性的油井上完成安装与试验，取得了显著效果。
 
根据现场跟踪数据，应用该技术的油井在遇到光杆缓下或断裂工况时，防控效果立竿见影。32-5266井安装后于2025年7月17日进行洗井换杆作业，期间光杆成功抵御了下行应力，未发生弯曲。41-215井在2025年10月13日开井时发生光杆缓下，由于导向罩的作用，光杆完好无损。40-205井该井集中体现了技术的综合效益，先后于2025年2月12日成功处置光杆断裂事故（未停产），并于同日光杆缓下时未发生弯曲。这些案例充分验证了整合技术在不同故障场景下的可靠性，真正实现了“断光不井喷不停抽”和“缓下不弯曲”的双重目标。
 
技术的价值通过严谨的经济效益分析得以量化。测算基于2025年投入的首批推广规模（悬绳器支撑架、光杆导向罩、精确定位型光杆卡子各18套，加长吊绳30条），并假设每套装置平均预防一次断或弯故障。
 
直接效益包括避免的原油产量损失、节约的光杆更换与特车劳务费、避免的污染清理费用及环境罚款。间接效益尤为重要的是，通过预防故障，平均可避免因此导致的躺井和昂贵的检泵作业（每次作业费约7.5万元）。综合测算，仅首批推广装置，预计可预防36井次故障，产生直接与间接经济效益总计约91.7万元。投入产出比极高，经济性非常突出。