大斜度井偏磨治理技術(shù)在樁西油田的應用

杜 勇，鄒 群，龔雪峰，李積祥，滑立新

（中國石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營 257237）

大斜度井偏磨治理技術(shù)在樁西油田的應用

杜 勇，鄒 群，龔雪峰，李積祥，滑立新

（中國石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營 257237）

近幾年樁西油田大斜度井數(shù)量增加較快，但開發(fā)過程中大斜度井桿管偏磨嚴重，為此開展了偏磨治理技術(shù)研究應用，通過應用小泵深抽井、大泵提海井、常規(guī)排量井防偏磨技術(shù)及配套工藝鉆井，偏磨治理效果明顯。

大斜度井；偏磨治理；樁西油田

為提高開發(fā)效果，樁西油田近幾年大斜度井，水平井數(shù)量不斷增加。從近5年的樁西采油廠的油井統(tǒng)計情況來看，2005年水平井由42口增加到2010年81口，增加了39口；斜井由193口增加到413口，增加了220口；側(cè)鉆井由11口增加到20口，增加了9口，增加幅度較大。在有桿機械采油過程中，時常會發(fā)生抽油桿與油管的相互接觸磨損，造成桿斷、桿脫、管漏等事故，并隨著斜井、側(cè)鉆井的逐年增多，偏磨現(xiàn)象越來越嚴重。

1 偏磨治理技術(shù)

針對有桿泵采油出現(xiàn)的偏磨問題，國內(nèi)的防偏磨技術(shù)可分為三大類［1-5］：一類是轉(zhuǎn)移偏磨點的技術(shù)，主要是加扶正器，把抽油桿柱上的偏磨點轉(zhuǎn)移到扶正器上；二是實現(xiàn)均勻磨損的技術(shù)，主要是采用旋轉(zhuǎn)抽油桿和旋轉(zhuǎn)油管裝置等；三是降低桿柱偏磨速度的技術(shù)，主要是采用經(jīng)表面處理的油管、抽油桿和耐磨接箍以及緩蝕劑技術(shù)。樁西采油廠結(jié)合現(xiàn)場實際情況，經(jīng)過多年室內(nèi)研究和現(xiàn)場試驗，形成了一系列的防偏磨技術(shù)系列。

1.1 小泵深抽井防偏磨技術(shù)

樁西采油廠小泵深抽井在樁西、長堤、五號樁和老河口油田均有分布，其中長堤和五號樁井數(shù)較多。造成小泵深抽井抽油桿偏磨的原因除了局部井斜之外，主要原因是抽油桿柱較長，在下行時失穩(wěn)彎曲，造成抽油桿與油管偏磨，并且油井在低沉沒度下運行會明顯降低桿管偏磨的臨界軸向力。同時當油井產(chǎn)出液含水大于74%時，產(chǎn)出液由油包水型換為水包油型，桿管表面也由親油性變?yōu)橛H水性，桿管表面失去了原有的潤滑作用，桿管磨損加劇。

對深抽井主要采取了以下兩種防偏磨措施：①對未超過D級桿理論下入深度的樁52、74、89塊深抽直井采取“桿柱扶正、配合油管錨定和底部加重技術(shù)”減輕彈性彎曲造成的管桿偏磨。②對超過D級桿理論下入深度油井和偏磨嚴重、屢次斷脫井，應用“連續(xù)桿、高強度桿”，提高桿自身強度，同時采用油管錨錨定、抽油桿扶正等措施，避免油管受壓彎曲。

1.2 大泵提液井防偏磨技術(shù)

樁西采油廠大泵提液主要分布在樁1塊和老河口地區(qū)，該地區(qū)油井地層能量充足，主要是通過大泵生產(chǎn)來提高油井產(chǎn)量，平均油井泵深600 m。造成大泵抽油井的桿管偏磨的主要因素是，油井排量較大，上、下沖程載荷差異明顯，抽油桿受力不均衡，軸向應力失穩(wěn)彎曲，從而在油管內(nèi)壁摩擦；同時，樁西地區(qū)大泵生產(chǎn)油井一般含水較高，礦化度較高，容易給抽油桿造成腐蝕，進一步加劇桿管偏磨。

對大泵主要采取防偏磨措施為：在樁1、樁106塊等供液較好的大泵提液淺井，采取底部桿柱加重技術(shù)減輕桿下行阻力，減少振動載荷影響；對腐蝕造成偏磨加重的油井采用“DSW合金抽油桿＋碳鋯涂層防偏磨油管”、“鍍滲鎢合金油管＋耐磨接箍”、“連續(xù)桿＋碳鋯涂層防偏磨油管”等方式，減少管桿偏磨速度。

1.3 常規(guī)排量油井的防偏磨技術(shù)

常規(guī)排量油井的桿管偏磨主要因素有：①機械磨損：由于井身質(zhì)量原因（井斜、撓曲）以及抽油桿在軸向載荷作用下的彎曲，抽油桿與油管直接接觸，在抽油桿上、下往復運動過程中產(chǎn)生機械磨損。②磨料磨損：油管內(nèi)的流體含有不同性質(zhì)的巖屑，這些巖屑的存在使得抽油桿與油管之間的磨損成為磨料磨損。③化學腐蝕：井眼中的流體往往含有H2S、Cl-、CO2和細菌等，對油管和抽油桿有化學腐蝕作用。

對于此類油井，按照井斜進行分類治理：

（1）井斜在45°～55°的一般斜井，通過診斷軟件進行桿柱受力分析，計算井下抽油桿柱不同深度處的摩擦阻力，確定主要摩擦段，通過斜井優(yōu)化設計優(yōu)選油井參數(shù)、桿柱組合和扶正器的位置。主要是在配套斜井泵的基礎(chǔ)上，2006年至2010年推廣應用雙向保護接箍、尼龍扶正器，配套調(diào)彎防脫扶正器173井次，4667個，平均提高油井免修期94天。

（2）井斜在55°～65°的大斜度井，受井深軌跡影響較大，常規(guī)的扶正器已無法滿足桿管偏磨的要求，應用抗磨副，摩擦桿在隨抽油桿柱上下往復運動中與滑套形成摩擦副，將抽油桿與油管之間的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榭鼓ジ钡幕缀湍Σ翖U之間的摩擦，從根本上改善桿管磨損。因此，該類油井采用“抗磨副＋斜井泵”，配套調(diào)彎防脫扶正器，減少管桿偏磨。在2006年至2010年，共應用抗磨副等配套工具157井次，使用抗磨副38 168 m，平均免修期由措施前的342天延長到415天，平均延長73天。

（3）井斜在65°以上的超大斜度井，主要存在于新產(chǎn)能塊老168井區(qū)，井身軌跡復雜，造斜點淺、穩(wěn)斜段角度大。老168塊泵深處井斜超過55°的油井采用“內(nèi)襯油管＋斜井泵“，減少管桿偏磨。內(nèi)襯耐磨防腐油管是在標準外加厚油管內(nèi)壁增加一層以高密度聚乙烯為基體的高分子材料制成的內(nèi)襯，HDPE內(nèi)襯材料與鋼的滑動摩擦系數(shù)是0.16～0.23，比鋼對鋼的摩擦系數(shù)降低近1／2。2009～2010年，共使用內(nèi)襯耐磨防腐油管9 233 m，應用12井次，目前已平均服役161天，最長286天，單井抽油桿實現(xiàn)平均抽汲頻次56.21萬次，最高114萬次。

2 配套防腐技術(shù)

樁西采油廠在進行偏磨治理的同時，也配套了相關(guān)的技術(shù)，進一步減緩油井偏磨，主要是針對防腐的配套技術(shù)。

（1）應用陰極保護器防腐。通過在泵下尾管上接陰極保護器的方式，利用“犧牲陽極的陰極保護”原理保護抽油泵底部及油管，減少腐蝕現(xiàn)象。2005年至2010年共應用油管陰極保護器73井次，延長平均檢泵周期227天。

（2）應用緩蝕劑防腐。緩蝕劑成份為咪唑啉季銨鹽，屬吸附型緩蝕劑，易覆蓋于金屬表面，阻滯溶解氧到達金屬表面，同時阻滯陰極和陽極腐蝕產(chǎn)物OH-、Fe2＋向外擴散，對易腐蝕的碳鋼表面能起到保護作用?，F(xiàn)場應用中，主要通過從套管、油管添加及作業(yè)過程中涂抹油管接箍等方式使用緩蝕劑防腐。2010年共應用8井次，其中4井次水井，4井次油井，效果尚待觀察。

（3）應用防腐蝕抽油泵。防腐抽油泵結(jié)構(gòu)堅固，其閥球、閥座用料為硬質(zhì)合金，泵筒為45鍍鎳，鍍層厚度大于0.033 mm。防腐抽油泵采用特殊的工藝及材料，耐腐蝕性能增強，適用于腐蝕性較強的油井。防腐泵泵徑設計為φ38mm至φ70 mm，基本滿足生產(chǎn)需要。2010年應用2井次，效果尚待觀察。

3 結(jié)論及建議

在樁西油區(qū)現(xiàn)場對幾種抽油井防偏磨方法應用對比分析表明：

（1）抽油桿尼龍扶正器、抗磨防腐接箍、抗磨副、加重桿、光桿密封器、抽油桿旋轉(zhuǎn)器都不能從根本上徹底解決管桿偏磨問題，但能適當延緩管桿偏磨，延長油管、抽油桿使用壽命，在目前抽油井占絕大多數(shù)的情況下，仍應繼續(xù)使用，如能配套使用，充分利用各工具的優(yōu)點，效果將更好。

（2）鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿強度大，可靠性高，能滿足深抽要求，同時由于連續(xù)桿無接箍，大大減少桿管偏磨影響，但是目前主要集中在深抽油井中，可以逐步嘗試在大斜度井中推廣使用。

（3）對于供液好的抽油井，也可采用電潛泵、螺桿泵等來徹底解決抽油泵管桿偏磨問題，但選井條件較為苛刻，一次性成本投入也較高。

［1］ 常瑞清.抽油機井管桿偏磨機理分析［J］.油氣田地面工程，2003，（5）：45-47.

［2］ 鄭巖，揚榮建，劉斌，等.文留油田有桿泵井防偏磨、防腐蝕技術(shù)的應用與效果［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2003，（3）：144-147.

［3］ 王懷明，武繼輝，陳新民，等.抽油機井桿管偏磨機理與治理技術(shù)［J］.西南石油學院學報，2006，28（5）：99-101.

［4］ 靳從起，呂樹章，韓應勝.抽油機井偏磨腐蝕機理及防治對策［J］.石油礦場機械，1999，28（5）：15-19

［5］ 李章亞.油氣田腐蝕與防護技術(shù)手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1996：120-130.

With the quickly increased number of highly deviated wells in Zhuangxi oilfield，the wear of rod string and tubing in pump well is continuously becoming serious.In this case，the study of eccentric wear has been put into practice.Through anti-eccentrically worn technology and matching drilling technology including depth-dumping well and other wells，obvious eccentric wear effect has been achieved.

128 Application of eccentric wear of highly deviated well in Zhuangxi oilfield

Du Yong et al（Zhuangxi Production Plant of Shengli Oilfield Branch Company，Sinopec，Dongying，Shandong 257237）

highly deviated well；eccentric wear；Zhuangxi oilfield

TE357

A

1673-8217（2011）06-0128-02

2011-07-08

杜勇，高級工程師，1970年生，在讀博士生，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的技術(shù)研究和管理工作。

李金華