延長(zhǎng)油井檢泵周期的措施探討

【摘要】隨著油田開采進(jìn)入高含水后期，機(jī)械強(qiáng)采力度進(jìn)一步加大，從而引起了眾多抽油泵失效的原因。本文針對(duì)檢泵井各種原因進(jìn)行了分析，并針對(duì)各種原因，分別提出了治理措施，以圖表的形式列出，簡(jiǎn)潔直觀。同時(shí)介紹了長(zhǎng)塞環(huán)封防砂抽油泵的應(yīng)用、抽油機(jī)井桿管偏磨的原因以及治理措施。

【關(guān)鍵詞】檢泵；防砂；偏磨；治理措施

1 前言

隨著油田開采進(jìn)入高含水后期，機(jī)械強(qiáng)采力度進(jìn)一步加大，維護(hù)性措施工作也在增加，不僅給油田正常生產(chǎn)管理帶來(lái)諸多不便，而且造成原油產(chǎn)量下降，成本增加，給油田造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2檢泵井的原因分析

近幾年檢泵率主要受泵漏失、油管斷、絲扣壞、桿斷、偏磨等原因的影響。

3原因分析

3.1泵卡、漏失原因分析

3.1.1抽油泵卡原因

隨著油田的不斷開采，油井吐細(xì)沙情況較為明顯，出砂井逐漸增多，導(dǎo)致抽油泵固定凡爾不密封而漏失，影響產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)在柱塞和抽油泵內(nèi)壁之間堆積地層砂，造成柱塞與泵筒卡死而返工作業(yè)。

3.1.2泵漏失

（1）地層水礦化度高，致使抽油泵固定凡爾球腐蝕或固定凡爾座刺壞。

（2）地層水含有腐蝕元素。極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而結(jié)垢。常見(jiàn)的垢有三種顏色褐色、淡黃色（為碳類結(jié)晶）、黑色（硫化亞鐵）。

3.1.3泵卡、漏失治理措施

近幾年治理細(xì)砂主要從以下幾個(gè)方面：一是從抽油泵級(jí)別考慮，把一級(jí)泵降為二級(jí)抽油泵，增加抽油泵與抽油泵內(nèi)壁間隙，一級(jí)泵間隙為0.02-0.05mm，二級(jí)泵間隙為0.05-0.12mm，防止細(xì)砂卡泵。二是淘汰襯套泵應(yīng)用整筒泵。三是應(yīng)用了螺旋槽柱塞防砂泵和刮砂杯防砂泵。螺旋槽柱塞防砂泵防砂原理是：柱塞上端有3條螺旋槽，螺旋槽上部有通孔與柱塞內(nèi)腔相通，當(dāng)柱塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵筒內(nèi)壁上的細(xì)砂被螺旋槽刮掉進(jìn)入柱塞內(nèi)腔，并隨油流抽至地面。刮砂杯防砂泵防砂原理是：柱塞上端帶有彈性鋼片，當(dāng)柱塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)刮掉細(xì)砂防止砂卡。四是應(yīng)用了4層和8層高密度纖維防砂篩、板網(wǎng)式防砂篩管和繞絲式防砂篩管。五是上提泵掛深度加長(zhǎng)尾管。上提泵掛深度增加地層回壓減少出砂量。采取以上措施治理砂卡井仍存在兩個(gè)問(wèn)題：一是對(duì)出砂量較大的井，上述防砂泵仍不起作用，導(dǎo)致砂卡。二是防砂篩管只能防止粒徑較大的砂，對(duì)隨油流運(yùn)行的地層細(xì)砂作用不明顯，仍解決不了地層細(xì)砂卡泵問(wèn)題。

3.1.4長(zhǎng)塞環(huán)封防砂抽油泵的應(yīng)用

（1）結(jié)構(gòu)：主要由柱塞與內(nèi)壁之間密封總成、進(jìn)油泄砂總成組成。

（2）特點(diǎn)：一是由于在柱塞上裝有密封總成，使柱塞與泵筒內(nèi)壁之間無(wú)間隙，細(xì)砂無(wú)法進(jìn)入，不能造成砂卡，也可以提高泵效。二是在泵筒內(nèi)外壁之間設(shè)計(jì)了泄砂通道，油流中細(xì)砂可從泄砂通道沉入加長(zhǎng)的尾管中，有效排除了抽油泵存砂的隱患。三是該抽油泵不安裝防砂篩管。四是該泵密封總成處于多級(jí)備用自動(dòng)補(bǔ)償狀態(tài)，可以長(zhǎng)時(shí)間使用。其中P井效果特別明顯。之前多次返工，每次檢泵完3個(gè)月泵效就不好，落實(shí)是漏失。起出管柱檢查抽油桿腐蝕，油管腐蝕。泵內(nèi)有大量黑色垢快，經(jīng)分析是硫化亞鐵。經(jīng)相關(guān)單位研究長(zhǎng)塞環(huán)封泵，2011年11月完近到目前泵效良好，示功圖正常。

3.2油管斷、絲扣損壞

3.2.1交變載荷的影響

油管在沒(méi)有錨定的情況下，上沖程時(shí)液柱壓力作用在活塞上平面，下沖程時(shí)作用在油管上，這樣在上下沖程油管承受載荷不同，而且交替變化，頻率拉伸收縮，易產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致上部油管公扣根部斷裂。根據(jù)力學(xué)理論，工件在交變載荷作用下：循環(huán)次數(shù)達(dá)到1x107次時(shí)為疲勞次數(shù)，工件在超過(guò)疲勞次數(shù)時(shí)損壞，均屬正常損壞。按抽油機(jī)井沖次為每分鐘9次計(jì)算，油管工作10年3500天后循環(huán)次數(shù)可達(dá)到4.46x107次以超過(guò)疲勞次數(shù)，造成油管斷裂。

3.2.2彎曲應(yīng)力的影響

油管在工作狀態(tài)下，除承受拉力外，還承受彎曲應(yīng)力，當(dāng)油管下部未錨定而自由懸掛時(shí)，在上行程油管底部受到一個(gè)向上的有效彎曲力作用而發(fā)生彎曲變形，其油管有效彎曲力可由下式求出：

F=π/4D2（L—LS） r

式中：D——泵徑mm

L——泵掛深度m

LS——沉沒(méi)度m

r——液體密度N/m3

由上式可以看出，泵沉沒(méi)度越低，油管有效彎曲力越大，由于油管拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力在管壁一點(diǎn)是應(yīng)力疊加，因此在正常上產(chǎn)中，油管在兩種應(yīng)力的綜合作用下，會(huì)加速油管疲勞，影響油管的使用壽命。

3.2.3油管絲扣損壞的原因

液壓鉗的使用是造成油管漏失的主要原因，液壓鉗扭矩過(guò)大，對(duì)油管絲扣產(chǎn)生造扣現(xiàn)象，致使油管絲扣錐度過(guò)大，使油管絲扣之間配合間隙過(guò)大，形成油管漏失。還有油管絲扣經(jīng)過(guò)多次使用，絲扣損壞。

3.2.4油管斷、死扣壞治理措施

（1）改善油管受載條件：一是應(yīng)用油管錨，在油管下部安裝油管錨定裝置，可以改善油管的受載條件，消除或減少交變載荷及振動(dòng)載荷對(duì)油管的影響，減少?zèng)_程損失，提高泵效，但目前只能在非測(cè)壓井使用，所以在非測(cè)壓井點(diǎn)應(yīng)用易操作，效果好的油錨定裝置是改善油管受載條件，遏制油管斷裂的有效途徑。二是選 擇適當(dāng)泵徑的抽油泵，調(diào)小工作參數(shù)增加管柱穩(wěn)定性，減少交變載荷和振動(dòng)載荷的影響。三是應(yīng)用摩擦焊外加厚油管。在非測(cè)壓井點(diǎn)應(yīng)用外加厚油管，增強(qiáng)油管螺紋抗拉強(qiáng)度，延長(zhǎng)油管使用壽命。摩擦焊外加厚油和是將舊油管去掉原油管體螺紋，應(yīng)用摩擦焊接技術(shù)外接加大接頭，改變了油管性能，消除了管端螺紋根部的應(yīng)力集中點(diǎn)，使其修復(fù)后的油管螺紋根部額定抗拉強(qiáng)度與管體保持平，整根油管強(qiáng)度均衡，并且能夠充分利用現(xiàn)有舊油管，減少資產(chǎn)浪費(fèi)，所以引進(jìn)摩擦焊修復(fù)技術(shù)，把抽油井上部油管滾動(dòng)更換成磨擦焊外加厚油管也是遏制管斷的有效途徑。四是對(duì)測(cè)壓井點(diǎn)除采用內(nèi)加厚油管掛外，加大更換上部油管為N80油管的力度。

（2）使用液壓扭矩儀，通過(guò)控制液壓，來(lái)限制液壓前的扭矩。

3.3桿斷的原因

3.3.1低沉沒(méi)度的影響

在低沉沒(méi)度井中，上沖程井液不能充滿泵筒，在游動(dòng)閥下面留有氣穴，使下沖程時(shí)游動(dòng)閥不能立即打開，只有到氣穴氣體被壓縮達(dá)到油管中液柱的靜壓時(shí)才打開，在打開的瞬間，油管中的液柱重力迅速?gòu)某橛蜅U轉(zhuǎn)移到油管上，此時(shí)柱塞在高速運(yùn)動(dòng)（下死點(diǎn)時(shí)，速度為零，加速度最大），由于突然而激烈的負(fù)荷降低，使抽油桿柱受壓縮而彎曲，這種彎曲造成距兩端0.20m以內(nèi)的桿體應(yīng)力集中，發(fā)生裂紋，擴(kuò)展斷裂至桿斷。

3.3.2含水的影響

隨著油田綜合含水上升，抽油桿斷裂井?dāng)?shù)逐漸增加，主要原因一是油井含水較低時(shí)，桿、管優(yōu)先油濕、抽油桿接箍和油管壁間的油膜起潤(rùn)滑作用，桿、管之間的摩察系數(shù)由于油的潤(rùn)滑作用而降低。隨著含水上升，桿管優(yōu)先水濕，產(chǎn)生水直接接觸金屬，失去原油的潤(rùn)滑作用，磨擦系數(shù)增加，桿、管彎曲力增加，加劇了桿疲勞斷裂；二是由于產(chǎn)出液含水較高，油管內(nèi)油、氣、水三相混合液接近水柱，油管內(nèi)形成幾乎不能壓縮的水壓系統(tǒng)，致使交變負(fù)荷增大，加劇了抽油桿疲勞斷裂。

3.3.3油層參數(shù)、地層因素的影響

地層出砂、結(jié)蠟、增大了泵、桿、管間的摩擦系數(shù)，桿柱失穩(wěn)，抽油桿容易發(fā)生疲勞斷裂。

3.3.4抽油桿斷裂治理措施

（1）確定合理沉沒(méi)度：必須保持足夠的沉沒(méi)度才能得到較高的泵效，使泵、桿、管在合理的井況下工作，減少抽油桿疲勞斷裂。

（2）優(yōu)化抽汲參數(shù)：根據(jù)抽油井實(shí)際情況，盡量采用低沖次和小泵徑生產(chǎn)，減少桿管偏磨和抽油桿斷裂。

（3）應(yīng)用磨擦系數(shù)小的抽油桿扶正器和應(yīng)用加重桿使中和點(diǎn)下移，一定程度上限制抽油桿彎曲和疲勞斷裂，增加抽油桿抗拉和抗疲勞強(qiáng)度。

（4）對(duì)于“三低井”加大治理力度，合理選擇舉升方式，確定合理清防蠟技術(shù)，以滿足“三低井”生產(chǎn)需要，減少桿斷現(xiàn)象發(fā)生。

3.4偏磨原因分析

3.4.1抽油桿彎曲

抽油桿柱產(chǎn)生偏磨的條件是抽油桿柱在油管內(nèi)屈曲而產(chǎn)生彎曲變形。抽油桿在生產(chǎn)過(guò)程中，在上沖程時(shí)，抽油桿始終處于拉伸狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形、偏磨。在下沖程時(shí)，在抽油桿柱上存在一個(gè)受力為零的點(diǎn)——即中和點(diǎn)，中和點(diǎn)以上抽油桿始終處于拉伸狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，中和點(diǎn)以下的桿柱處于受壓狀態(tài)，當(dāng)抽油桿失穩(wěn)時(shí)，抽油桿柱將在油管內(nèi)產(chǎn)生彎曲，從而偏磨。

3.4.2低沉沒(méi)度

低沉沒(méi)度充滿程度差，抽油泵柱塞下行，游動(dòng)凡爾打開滯后，存在“液擊”現(xiàn)象，桿下行阻力發(fā)生較大的變化幅度，由于桿管彈性變形的存在，強(qiáng)大的振動(dòng)沖擊載荷造成桿柱失穩(wěn)而彎曲，易出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象。

3.4.3桿管使用年限長(zhǎng)

油管使用年限長(zhǎng)造成油管絲扣配合過(guò)盈及桿管偏磨引起的油管壁局部變薄等現(xiàn)象是造成油管漏失的主要原因。桿管老化嚴(yán)重，疲勞強(qiáng)度、最大許用應(yīng)力均下降，抽油桿許用縱向彎曲載荷也隨之下降，中和點(diǎn)以下抽油桿柱更容易發(fā)生彎曲而產(chǎn)生偏磨。

3.4.4治理措施

一是結(jié)合偏磨井桿偏磨部位選擇不同類型抽油桿扶正器，桿體偏磨的井下入分體插入式扶正器；接箍偏磨的井下入接箍式或短接式扶正器。二是結(jié)合偏磨井產(chǎn)液量、沖數(shù)等參數(shù)選擇不同的扶正器，對(duì)產(chǎn)液量高的井不選擇扭卡式，而選用分體插入式扶正器減少阻流能力，增加過(guò)流面積，同時(shí)對(duì)偏磨井段較大，扶正器多于40件的偏磨井，積極建議小沖數(shù)，調(diào)大沖程。三是積極配合工技大隊(duì)做好防偏磨油管現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該試驗(yàn)是在普通油管內(nèi)壁襯有一層厚度2.5mm耐磨防蠟襯管。

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