抽油桿偏磨分析

王勇強（遼河油田遼興油氣開發(fā)公司生產(chǎn)準備大隊，遼寧　盤錦　124010）

抽油桿偏磨分析

王勇強
（遼河油田遼興油氣開發(fā)公司生產(chǎn)準備大隊，遼寧盤錦124010）

摘要：本文通過對抽油桿進行力學與數(shù)學的分析，從而找到偏磨位置分析的簡便方法。

關鍵詞：抽油桿；接箍；偏磨；受力分析；導數(shù)曲線

在油田開發(fā)中后期，有桿泵抽油井由于井斜和高腐蝕產(chǎn)出液影響，管桿偏磨問題普遍存在。偏磨造成檢泵的井比例逐年上升，已經(jīng)超過60%。對抽油桿磨損部位的統(tǒng)計表明，抽油桿接箍磨損占抽油桿磨損的60%～70%。

圖2

1　偏磨位置分析

1.1力學分析方法

首先選擇一個接箍作為分析的對象，建立力學模型，繪制受力分析圖，如圖1所示。

摩擦力計算公式為：f=μ·N，鋼與鋼的摩擦系數(shù)一定，所以分析摩擦力的關鍵問題是分析接箍對油管的正壓力N。以開38-61-010井為例，將鉆井數(shù)據(jù)：井深、井斜，測試數(shù)據(jù)載荷錄入EXCEL表格，依據(jù)力的平衡原理計算正壓力、摩擦力，將接箍與油管的摩擦力繪制成曲線，如圖2所示。

圖3

通過力學分析方法，可以直接分析出各井段抽油桿接箍的受力情況，但是計算所需要的數(shù)據(jù)量多，尤其是需要投產(chǎn)后的功圖測試數(shù)據(jù)，而且計算相對復雜，因此需要尋找一種更簡單、高效的方法指導防偏磨措施的實施。

1.2數(shù)學分析方法

考慮到偏磨是由井眼軌跡發(fā)生彎曲引起的，推測偏磨的嚴重程度與井眼軌跡的彎曲程度有關，高等數(shù)學中用曲率來描述曲線的彎曲程度，在這里用井斜角對井深求導來計算井眼軌跡的曲率，求導方法采用數(shù)值模擬中的向前差分法。向上彎曲井斜角導數(shù)為正值，向下彎曲井斜角導數(shù)為負值，無論導數(shù)值是正是負，都產(chǎn)生彎曲，都影響抽油桿維持“直”的狀態(tài)，也都產(chǎn)生偏磨，所以計算了導數(shù)的絕對值，將計算結果繪制成曲線，如圖3所示。

通過對比發(fā)現(xiàn)井斜角導數(shù)絕對值曲線與摩擦力曲線基本一致，導數(shù)曲線雖然不能直接顯示摩擦力數(shù)值，但足以確定偏磨位置及偏磨嚴重程度，并用以指導防偏磨措施的設計。

圖1

2　理論的驗證

以開38-61-010井為例，該井屬于頻繁作業(yè)井，作業(yè)次數(shù)多，且起出管桿每次偏磨情況都比較嚴重，具體情況見表1。

從幾次作業(yè)情況來看，這口井每一次檢泵作業(yè)都與偏磨有關，而且偏磨的位置都在500m～2000m之間。作業(yè)結果與導數(shù)曲線的描述相吻合，除此井外，還通過11口偏磨井作業(yè)結果與導數(shù)曲線對比均吻合，充分證實了導數(shù)曲線用以分析偏磨位置理論的正確性和現(xiàn)場應用的可實現(xiàn)性。

結語

通過理論分析和現(xiàn)場實際相結合，摩擦力曲線和井斜角導數(shù)曲線都能準確的分析出井下抽油桿偏磨位置和偏磨的嚴重程度。導數(shù)曲線計算簡單，數(shù)據(jù)需求小，完井就能確定未來發(fā)生偏磨的位置，可以未雨綢繆，提前制定防范措施，提高檢泵周期，增加產(chǎn)油量。

參考文獻

[1]萬任溥.采油工程手冊（上）[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[2]陳慶華.高等數(shù)學[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]張三慧.大學物理學[M].北京：清華大學出版社，1999.

[4]陳月明.油藏數(shù)值模擬基礎[M].北京：石油大學出版社，1981.

中圖分類號：TE933

文獻標識碼：A