抽油機(jī)井桿管偏磨分析

唐力明　謝子金　李雯

【摘 要】抽油機(jī)井桿管偏磨是國內(nèi)外各大油田普遍存在的問題。本文就桿管偏磨的現(xiàn)象和機(jī)理進(jìn)行了簡單的論述，并結(jié)合目前近幾年各種防偏磨技術(shù)的應(yīng)用提出適合本隊(duì)情況的有效防治措施。

【關(guān)鍵詞】抽油機(jī)井；偏磨現(xiàn)象；偏磨機(jī)理；防治措施

0.前言

一般而言，抽油機(jī)井采油是有桿泵抽油的主體，然而隨著下泵深度增加、產(chǎn)出液含水上升，偏磨問題呈上升的趨勢。因此，根據(jù)油井的偏磨現(xiàn)狀，分析偏磨機(jī)理，找到切實(shí)有效的防治方法，減輕偏磨造成的影響，減少作業(yè)開支，具有重要的實(shí)際意義。

1.桿管偏磨現(xiàn)狀調(diào)查

在石油開發(fā)過程中，由于抽油桿和油管之間的摩擦造成了管桿的損壞，嚴(yán)重的將導(dǎo)致斷脫或漏失躺井，這就是通常說的偏磨。隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，油井偏磨問題越來越突出，導(dǎo)致桿管磨損、油管漏失、抽油桿斷脫現(xiàn)象不斷增加。

抽油機(jī)井管桿偏磨危害：

一般來說，節(jié)箍偏磨要比抽油桿整體偏磨嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)可將抽油桿母扣磨平，油管則表現(xiàn)為被磨出一條平行于軸心的凹槽。桿管偏磨造成了桿斷、桿脫、管漏等，導(dǎo)致抽油機(jī)井作業(yè)維護(hù)工作量居高不下，管桿報(bào)廢率高，不僅造成油井生產(chǎn)效率降低、增加了生產(chǎn)成本，而且成為制約目前穩(wěn)產(chǎn)的重要矛盾。

2.桿管偏磨原因分析

在抽油機(jī)井采油系統(tǒng)中，桿管偏磨分為機(jī)械磨損和腐蝕磨損兩種。

2.1機(jī)械磨損

通過統(tǒng)計(jì)分析可以看出，機(jī)械磨損是桿管偏磨的最主要原因。機(jī)械磨損主要包括井斜的影響、井身結(jié)構(gòu)的限制、油井生產(chǎn)參數(shù)、抽油桿“失穩(wěn)”、含砂的影響等。

2.1.1井斜的影響

自然井斜，油井井深超過600m～800m一般會(huì)出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。地層蠕變會(huì)造成套管變形和井斜，進(jìn)而使油管產(chǎn)生彎曲，在抽油機(jī)井生產(chǎn)時(shí)，油管和抽油桿接觸產(chǎn)生摩擦，油管被磨出深槽甚至磨穿造成管漏。

2.1.2井身結(jié)構(gòu)的限制

鉆井水平的限制難保證井身完全垂直，下入的油管會(huì)隨著套管彎曲，由于抽油桿在重力作用下趨于垂直，其在油管中的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，會(huì)造成桿管之間的接觸摩擦。

2.1.3油井生產(chǎn)參數(shù)

抽油機(jī)正常工作時(shí)，上沖程在液柱載荷地作用下，整個(gè)桿柱基本呈直線狀態(tài)；下沖程時(shí)，由于抽油桿受到變速運(yùn)動(dòng)和交變載荷的影響，引起抽油桿的彈性振動(dòng)，在偏磨腐蝕的油井中，沖程短、沖次高時(shí)，偏磨的部位相對較小，偏磨次數(shù)頻繁，磨損較嚴(yán)重，出現(xiàn)桿斷躺井的可能性就高。

2.1.4含砂的影響

在高的含砂量環(huán)境中， 管桿之間存在砂粒的研磨作用， 同時(shí)也可加快偏磨的發(fā)生。

2.2腐蝕磨損

腐蝕磨損是抽油機(jī)井采油系統(tǒng)中桿管磨損的另外一種磨損形式，這種形式主要體現(xiàn)在油田的開發(fā)后期。腐蝕磨損主要受以下因素影響：

2.2.1縫隙和沖蝕

目前我們的石油開采已經(jīng)進(jìn)入特高含水期，產(chǎn)出液含水且具有強(qiáng)腐蝕性，易產(chǎn)生油管斷脫、刺漏。排量大的油井，產(chǎn)出液流速快，沖蝕現(xiàn)象增多。

2.2.2油井含水的影響

隨著油田進(jìn)入特高含水期，加劇了抽油桿的受力狀況和變形程度，油管內(nèi)壁和抽油桿磨損速度加快，偏磨加劇。

2.2.3管桿的材質(zhì)

由于所用的油管耐腐蝕性能達(dá)不到要求，而產(chǎn)出液具有強(qiáng)腐蝕性，再加上已經(jīng)存在的偏磨，因此，油管腐蝕、磨損嚴(yán)重，甚至穿孔和磨蝕成裂縫。

3.防偏磨措施

目前，在防偏磨措施有桿管結(jié)構(gòu)材質(zhì)、桿管防磨涂層和各種扶正器，另外還有使用防偏抽油泵等新技術(shù)、新工藝等。

3.1桿管結(jié)構(gòu)材質(zhì)及防磨涂層

HDPE（高密度聚乙烯）內(nèi)襯油管是通過改變油管結(jié)構(gòu)提高油管防偏磨性能。其結(jié)構(gòu)是在普通油管內(nèi)嵌入一根 HDPE 管，與金屬管相比， HDPE 管具有質(zhì)輕、耐腐、耐磨、不生銹、導(dǎo)熱系數(shù)低、摩擦因數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。

3.2扶正器

在治理油井偏磨方面，抽油桿扶正器安裝在抽油桿接箍端的五棱螺旋雙接頭活動(dòng)式非金屬尼龍扶正器和碳纖維扶正器。在控制抽油機(jī)井油管本體與抽油桿接箍的偏磨方面起到了較好預(yù)防作用。

3.3加重桿

加重桿是防止桿柱底部抽油桿彎曲的有效方法。在抽油桿底部加加重桿，可以使整個(gè)桿柱始終處于拉應(yīng)力狀態(tài)，可在一定程度上避免“失穩(wěn)”造成的偏磨。

4.采油一隊(duì)防偏磨現(xiàn)狀

目前，采油隊(duì)只能對井口偏磨進(jìn)行校正，一般采用王衛(wèi)民井口、校機(jī)等方法。但是這些方法只能校正井口偏磨情況，改善光桿偏磨程度，要想比較徹底地解決管柱的偏磨問題，還是需要對井下管柱進(jìn)行整改、優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.1扶正器、抗磨副、加重桿等

井下管柱使用扶正器、抗磨副、加重桿等，雖然能延緩管桿偏磨，延長管桿使用壽命，但是不能徹底解決管桿偏磨，而且投入高。另外抗磨副本身容易受到磨損破壞，抗磨副的碎屑可能加重偏磨，還容易造成泵卡等問題的出現(xiàn)。

4.2連續(xù)抽油桿

連續(xù)抽油桿因?yàn)槭且桓B續(xù)的抽油桿沒有接箍，能有效延緩管桿之間的偏磨程度，但是投入費(fèi)用高，由于多種原因，截止到目前為止在采油1隊(duì)仍然有16口螺桿泵、抽油機(jī)井在使用。

4.3油管錨管柱錨定

油管錨管柱錨定能延緩抽油桿偏磨，緩解管柱蠕動(dòng)減緩偏磨，延長管桿使用壽命，但對于相對穩(wěn)定的地層，由于油管錨的使用，使本來可以與抽油桿一起伸縮變形的油管固定，增大了管桿磨損接觸面積，加劇了偏磨情況。

4.4潛油電泵

潛油電泵沒有抽油桿，也就不會(huì)出現(xiàn)管桿之間的偏磨問題，能夠從根本上解決管桿偏磨的問題，但是由于潛油電泵耗電量大，而且要求油井供液能力相對較好，只要有地層出砂嚴(yán)重的井或針對目前這種注聚后吐膠嚴(yán)重的情況均不能下電泵。

4.5內(nèi)襯管配小直徑接箍

內(nèi)襯油管通過改變油管結(jié)構(gòu)提高油管防偏磨性能，內(nèi)襯為一種堅(jiān)韌的耐磨材料，針對內(nèi)徑減小的問題，目前配套的小直徑接箍，同時(shí)保證下入泵徑小于70泵確保井下工具的正常使用，到目前為止67口油井已累計(jì)投入有桿泵井36口治理偏磨，效果良好。

5.結(jié)論和認(rèn)識(shí)

通過研究國內(nèi)外關(guān)于桿管偏磨方面的文獻(xiàn)，并參照一些現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，對當(dāng)前管桿偏磨的成因和各種防偏磨措施進(jìn)行綜述與對比表明，管桿偏磨腐蝕的主要原因是井斜、抽油桿柱彎曲、高含水和產(chǎn)出液的強(qiáng)腐蝕性。

總結(jié)本文，得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

選取適當(dāng)排量潛油螺桿泵代替抽油機(jī)井。

直接改用潛油電泵技術(shù)，沒有了抽油管桿，也就不會(huì)出現(xiàn)偏磨的問題，從根本上解決了管桿的偏磨問題。

鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿耐磨性能性高，而且連續(xù)桿無接箍，大大減少桿管偏磨影響，在螺桿泵、深抽、斜井、水平井還是值得繼續(xù)推薦。

內(nèi)襯管配套小直徑接箍因內(nèi)襯具有質(zhì)輕、耐腐、耐磨、不生銹、摩擦因數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，在目前治理偏磨中得到了充分的驗(yàn)證效果最佳。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]張峻，綦紅芳，孫志華，等.有桿泵井生產(chǎn)中油管和抽油桿磨損問題探究[J].試采技術(shù)，2006，27（1）：44～47.

[2]馬衛(wèi)國，楊新冰，張利華，等.抽油桿管偏磨成因及解決措施研究綜述.石油礦場機(jī)械， 2009，38（1）：22～26.