陸梁油田作業(yè)區(qū)抽油井偏磨成因分析及對(duì)策研究

何明杰梁雪蓉陳海東盛學(xué)方

(1.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū),新疆克拉瑪依 834000;2.新疆克拉瑪依市職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆克拉瑪依 836000)

陸梁油田作業(yè)區(qū)抽油井偏磨成因分析及對(duì)策研究

何明杰1梁雪蓉2陳海東1盛學(xué)方1

(1.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū),新疆克拉瑪依 834000;2.新疆克拉瑪依市職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆克拉瑪依 836000)

陸梁油田作業(yè)區(qū)經(jīng)過近11年的高速開發(fā),隨著油田開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),以及注入水質(zhì)、機(jī)采參數(shù)、井下工具材質(zhì)和油田回注污水量大等多方面因素的影響,造成了近兩年抽油井修井次數(shù)的上升,油管抽油桿發(fā)生偏磨情況的增加,嚴(yán)重影響了油田的正常生產(chǎn)。因此,如何提高修井作業(yè)施工效果,做好技術(shù)改造,是油田增產(chǎn)增效所面臨的一個(gè)不容忽視的重要問題。

偏磨 抽油井 防偏磨

1 前言

油井因?yàn)楣軛U偏磨而進(jìn)行的檢泵作業(yè)，一方面影響了油井的生產(chǎn)時(shí)率，以及作業(yè)后油井排液降低了油井有效生產(chǎn)時(shí)率，直接影響了油井原油產(chǎn)量;另一方面也增加了油井維護(hù)性作業(yè)費(fèi)用，同時(shí)由于油管抽油桿偏磨必然導(dǎo)致大量的油管抽油桿報(bào)廢，增加了能耗以及在崗員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而增加了油井的運(yùn)行成本。如何有效控制和預(yù)防油井的偏磨己經(jīng)成為控制油田生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)降本增效的有效途徑。

2 油井偏磨現(xiàn)象分析

2011年陸梁采油站共檢泵505次，其中發(fā)現(xiàn)存在偏磨現(xiàn)象的井有169口:18口井發(fā)生抽油桿被磨斷的現(xiàn)象;42口井發(fā)生油管被磨穿的現(xiàn)象;在其余109口井中，在其抽油桿上發(fā)現(xiàn)較明顯的偏磨痕跡。

原因及規(guī)律性分析:(1)井筒存在的自然井斜、拐點(diǎn)及井口對(duì)中。井斜和拐點(diǎn)是鉆井過程中必然會(huì)存在的，而當(dāng)抽油桿沒有對(duì)中時(shí)，這些因素都會(huì)使得井下管柱偏離軸心位置，使抽油桿與油管接觸。(2)油井采出液含水率的影響。由于陸梁油田含水率整體有所增長(zhǎng)，所以每口單井的含水率也有波動(dòng)，當(dāng)含水率上升迅速的時(shí)候，井內(nèi)液體的物性參數(shù)亦會(huì)隨之快速改變，這樣就會(huì)對(duì)抽油機(jī)及井下管桿結(jié)構(gòu)所受作用力產(chǎn)生影響。(3)油井沉沒度不合適及井下管柱老化損傷。油井沉沒度不合適主要是因?yàn)閯?dòng)液面太高、泵掛太深使得抽油桿下深太長(zhǎng)，抽油桿經(jīng)過井斜段和拐點(diǎn)的幾率增加，而且抽油桿下深太長(zhǎng)，使其與油管接觸的長(zhǎng)度增減，這也會(huì)增加偏磨現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性。(4)采油生產(chǎn)參數(shù)不合適。根據(jù)2011年生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn):當(dāng)抽油機(jī)沖次越高時(shí)，油井出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象的頻率也越高，不僅在已偏磨井的范圍內(nèi)，而且比較所有相同工作制度的油井，發(fā)現(xiàn)依然是沖次越高，其偏磨現(xiàn)象出現(xiàn)的越頻繁。(5)封隔器坐封造成油管彎曲。目前陸梁油田帶封隔器的井中大部分是水平井和側(cè)鉆井，其中部分井?dāng)?shù)采用的是Z331-115皮碗式封隔器。這種封隔器是自封式，沒有坐封壓力所以對(duì)油管的影響較小，不易使油管產(chǎn)生大幅度彎曲。

圖1 防磨鋼珠扶正器結(jié)構(gòu)圖

圖2 旋轉(zhuǎn)防偏磨抽油桿接箍結(jié)構(gòu)圖

3 偏磨現(xiàn)象的對(duì)策研究

3.1 中性點(diǎn)的分析

在抽油桿柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)的桿柱下行過程中，由于受到各種下行阻力的作用，使其上部受拉，下部受壓，會(huì)在某深度位置上出現(xiàn)受拉與受壓的平衡點(diǎn)，此時(shí)該點(diǎn)的軸向應(yīng)力為零[1]。中性點(diǎn)也是桿柱受最大下行阻力時(shí)的拉壓平衡點(diǎn)。中性點(diǎn)下部的抽油桿柱容易發(fā)生桿管偏磨，從而引發(fā)抽油桿斷脫或油管磨破[2]。

3.2 扶正器種類分析

3.2.1 卡箍類尼龍扶正器

這種扶正器是由兩部分組成，利用一瓣的斜型導(dǎo)軌，插入另一瓣的凹槽內(nèi)，借助內(nèi)孔中的凸點(diǎn)或螺紋凸條實(shí)現(xiàn)與抽油桿抱緊的組合結(jié)構(gòu)。其材質(zhì)是尼龍V6，這種材料有彈性，具有明顯的特點(diǎn):①尼龍的強(qiáng)度與油管相比要小一些，這樣對(duì)油管無傷害;②耐磨強(qiáng)度高;③磨后呈粉末狀，粉末被油流攜帶走，因此無碎渣，不卡泵。

3.2.2 防磨鋼珠扶正器

這種防磨鋼珠扶正器是在同類產(chǎn)品滾輪式扶正器結(jié)構(gòu)上做了改進(jìn)，克服了滾輪扶正器的滾輪軸易斷的問題，在一定的時(shí)間內(nèi)延長(zhǎng)了扶正有效期，但是隨著有效期的延長(zhǎng)，又出現(xiàn)了新的問題，即滾珠槽被磨掉，使?jié)L珠散落，扶正器失效，同時(shí)也可能造成卡抽油桿、卡泵的事故。（如圖1，2）

3.2.3 旋轉(zhuǎn)防偏磨抽油桿接箍

旋轉(zhuǎn)防偏磨抽油桿接箍的外工作面為三段與油管內(nèi)壁曲率相同的圓弧曲面，與普通接箍的圓形外工作面相比，這種旋轉(zhuǎn)防偏磨抽油桿接箍在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)能將接箍與油管的接觸由線接觸變?yōu)槊娼佑|，使接觸面積增大，降低接觸應(yīng)力，緩解抽油桿接箍與油管的偏磨程度。

3.3 采油生產(chǎn)參數(shù)

盡量保證柱塞的運(yùn)動(dòng)和驢頭的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)同步，使抽油桿的中性點(diǎn)位置保持在柱塞部位，使得抽油桿在上下沖程中始終處于受拉狀態(tài)，防止抽油桿受壓彎曲，從而避免磨損。短沖程、高沖次會(huì)直接導(dǎo)致桿管偏磨加劇，因此，不論采用何種類型抽油機(jī)，應(yīng)首先考慮選其最大沖程和低沖次組合。

4 結(jié)語

根據(jù)多篇文獻(xiàn)所提供的對(duì)抽油桿中性點(diǎn)的計(jì)算公式，編寫了符合陸梁作業(yè)區(qū)油井情況的中性點(diǎn)計(jì)算程序。并對(duì)治理?xiàng)U管偏磨提出了一些方法和想法。論文取得以下結(jié)論:(1)在陸梁作業(yè)區(qū)，井斜和拐點(diǎn)是產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象的客觀影響因素;采油生產(chǎn)參數(shù)、泵掛深度和含水率是主觀影響因素。(2)陸梁采油站的影響因素變化穩(wěn)定，其中性點(diǎn)位置變化范圍較小。含水率大于65%，泵掛大于1200m時(shí)，偏磨現(xiàn)象的出現(xiàn)頻率較高。(3)石南采油站的影響因素變化快，其中性點(diǎn)位置變化范圍較大。含水率大于60%，泵掛大于1600m時(shí)，偏磨現(xiàn)象的出現(xiàn)頻率較高。(4)計(jì)算出較為準(zhǔn)確的中性點(diǎn)位置有助于判斷偏磨井段位置，使扶正器產(chǎn)生更好的防偏磨效果。(5)目前合理的使用管柱強(qiáng)制扶正裝置和高剛度管桿組合的綜合應(yīng)用可以有效地解決、延緩油井的偏磨現(xiàn)象。

[1]馬建杰等.抽油桿中性點(diǎn)的計(jì)算方法研究.鉆采工藝,2011,34(4): 63-65.

[2]王海斌.抽油桿受力分析及優(yōu)化管理.江漢石油學(xué)院報(bào),2004.26 (4):166-167.