墾東32區(qū)塊抽油桿斷脫因素研究及防治措施

方雄飛

【摘 要】抽油桿的斷脫是影響油井正常生產的主要因素之一，近幾年來，墾東32區(qū)塊因抽油桿斷脫造成的躺井越來越多多，通過對抽油桿斷脫的資料進行了詳細分析，確定了區(qū)塊抽油桿斷脫的主要影響因素為腐蝕與偏磨，本文結合目前區(qū)塊的生產特點，找出抽油桿斷脫的主要影響因素，探索抽油桿斷脫的防治措施，最大限度地延長油井檢泵周期，降低作業(yè)維護成本，提高經濟開發(fā)效益。

【關鍵詞】抽油桿；斷脫；腐蝕；偏磨；防治措施

1.墾東32區(qū)塊基本情況

新灘油田墾東32區(qū)塊位于山東省東營市墾利縣境內，新黃河口的南部，北、東、南三面環(huán)海，西鄰孤東油田、紅柳油田。構造上位于墾東凸起之上，它東臨萊洲灣凹陷，南靠青東凹陷，西部通過墾東斷裂帶與孤南-富林洼陷相接，北部為一斜坡帶與黃河口凹陷相連，是一個在前第三系潛山背景上發(fā)育起來的第三系超覆-披覆構造帶。

墾東32區(qū)塊一直以“加強工況分析、強化躺井預警”為思路，有效控制躺井，并積極做好搶扶井工作，區(qū)塊躺井得到有效控制，自2008年以來，墾東32區(qū)塊年躺井數(shù)分別為23、18、20、27、45口，2012年躺井率達到了3.95%，為近幾年最高，從躺井解剖原因分類來看，2008-2012年墾東32區(qū)塊躺井主要以桿斷脫為主，占區(qū)塊的90%，隨著油田開發(fā)的深入，油井含水的不斷升高，已進入中高含水開發(fā)階段（綜合含水87%），油井高礦化度、蒸汽吞吐、泵上摻水工藝等等，導致了抽油桿腐蝕、偏磨加劇，再加上抽油桿老化、使用修復抽油桿等問題，每年抽油桿斷脫井次不斷增加，造成躺井率居高不下，并且采油成本也不斷上升。因此找出影響抽油桿斷脫的主要原因及對策，延長抽油桿的使用壽命，對提高油井免修期，減少作業(yè)工作量，降低油田開發(fā)成本具有重要意義。

2.影響抽油桿使用壽命的因素

墾東32區(qū)塊為普通稠油油藏。采油的抽油桿為高強度抽油桿，由于抽油桿長期受交變載荷和油、氣、水以及腐蝕介質的共同作用，導致抽油桿偏磨腐蝕，偏磨會加劇腐蝕，從而導致抽油桿很容易發(fā)生斷脫，使其成為機械采油中比較薄弱的環(huán)節(jié)。但導致抽油桿斷脫的原因是多方面的，影響因素也錯綜復雜，主要應從以下幾個方面進行剖析：

2.1抽油桿工作條件

抽油桿在工作過程中，遭遇不對稱循環(huán)載荷的作用，上部光桿遭遇的載荷包含：抽油桿柱的載荷，液柱載荷，抽油桿柱、油管柱和液柱的慣性載荷，抽油桿柱在運動中受的摩擦阻力，抽油管柱和油管柱的彈性引起的振動載荷，由液擊引起的沖擊載荷，由井斜變更、螺紋不同心、懸繩器擺動等因素造成的扭力等七方面的力。而抽油桿柱遭遇的載荷隨深度有所變更，如抽油桿柱載荷越往下越小，加高低部抽油桿柱所遭遇的上頂力的作用，在中和點以下抽油桿柱由遭遇張應力變成壓應力，迫使抽油桿彎曲，增大了扭力和摩擦力，使得下部抽油桿工作條件更加惡劣。

2.2負荷變更引起的疲勞損壞分析

光桿負荷在高低沖程中是不同的，在保證產量的前提下，長沖程和小沖次可以使負荷變更最小，負荷的變更重要與光桿的沖程和抽油機懸點負荷有關。由于泵閥的作用，上沖程時抽油桿遭遇著液柱重量，下沖程時液柱的重量便作用在油管上。因此，上沖程開端時，舉升的液柱重量會使抽油桿的負荷產生突然變更，沖次愈高負荷愈大，這種負荷的突變愈強烈。由于這種交變負荷的影響，導致了墾東32區(qū)塊約占5%的抽油桿斷脫。

2.3地層水腐蝕的影響

油井產出液礦化度較高，管、桿腐蝕嚴重，加劇了抽油桿的偏磨斷脫，大部分井達到了20000mg/L以上，在開發(fā)過程中，該部分油井管桿腐蝕特別嚴重。主要表現(xiàn)在油管、抽油桿、套管、深井泵在生產過程中出現(xiàn)點蝕，逐漸擴大發(fā)展，造成油井油管管壁變薄導致漏失，抽油桿變細或者抽油桿接箍腐蝕穿透發(fā)生斷脫等事故。由于這種交變負荷的影響，導致了墾東32區(qū)塊約占90%的抽油桿斷脫。

2.4偏磨的影響

抽油桿發(fā)生偏磨的原因也很多，歸納起來有：

a.井斜的影響：在斜井中，如果抽油泵在造斜點以下，油管會隨著套管一起彎曲，導致抽油桿與油管發(fā)生嚴重摩擦。

b.交變載荷的影響：由于抽油桿和活塞受油管中液體阻力的影響，桿柱上、下受力不一致，在抽油桿柱上形成一個受力中和點，中和點上部桿柱受拉力，中和點下部桿柱受壓力，受壓的部分桿柱就會發(fā)生彎曲變形，與油管發(fā)生偏磨。

c.含水的影響：高含水使抽油桿工作介質由油潤滑變?yōu)榈貙铀疂櫥?，潤滑性能降低，摩擦系?shù)增大，磨損加快，降低桿的強度，從而導致抽油桿斷脫。

抽油桿斷脫是偏磨和腐蝕交互作用的結果，不是磨損和腐蝕的簡單疊加，偏磨加速腐蝕，腐蝕也加劇了磨損，二者結合具有更大的破壞性。

2.5油井帶砂生產的影響

新灘油田經過多年的開發(fā)，油井出砂越來越嚴重。油井出砂導致地層虧空嚴重，防砂難度越來越大。盡管油井基本都采取了防砂措施，但有一些井防砂效果欠佳，油井帶砂生產。一方面使泵磨損，另一方面也使抽油桿表面的瀝青油脂被磨損掉，使抽油桿失去保護層導致磨損加劇。

總之，造成新灘油田墾東32區(qū)塊抽油桿柱斷脫的原因是多方面的，是多種原因共同作用的結果。但歸納起來主要有產出液的腐蝕嚴重、偏磨、油井帶砂生產等原因。其中井液腐蝕占主導。

3.防治措施

就目前來看，墾東32區(qū)塊以腐蝕為主要的原因，但偏磨和腐蝕是分不開的，腐蝕偏磨均是造成抽油桿斷脫的主要原因。針對這種情況，我們具體做了以下工作：

3.1使用防腐抽油桿和高強度桿

抽油桿的材質耐腐蝕性差，是腐蝕的重要因素之一。因此，在抽油桿柱的表面涂上一層特殊防腐涂料，隔離抽油桿和產出介質，以達到保護抽油桿柱的目的。對不同的井應區(qū)別對待，偏磨腐蝕較嚴重的井，更換鋼級較高的抽油桿。

3.2采用防腐節(jié)箍，減少腐化影響

目前，油井節(jié)箍腐蝕偏磨是墾東32區(qū)塊的主要制約因素，因此，我們采用了防腐節(jié)箍來代替普通節(jié)箍，延長了節(jié)箍的使用周期，起到了較好的效果。

3.3采用連續(xù)抽油桿技術

連續(xù)抽油桿中間沒有節(jié)箍，與常規(guī)抽油桿比較，消除了接箍的活塞作用，減少了抽油桿與油管之間的磨損，也減少了節(jié)箍的腐蝕。

4.結論及建議

（1）影響油井抽油桿斷脫的因素是相當復雜的，而且在同一口油井往往伴隨著多種因素的并存，互相參透，同時作用。但最重要還是抽油桿的疲勞損壞、機械磨損、腐化損壞三個方面的原因。

（2）抽油桿斷脫問題的治理要保持以防桿斷為重點，防治斷脫相聯(lián)合，實行整體治理的原則。

（3）延長抽油桿柱使用壽命的方法主要有合理治理管柱的腐蝕偏磨，合理調整生產參數(shù)，研究開展更為有效的防砂治砂技術。

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