井下抽油桿偏磨原因淺析及防治對(duì)策

目前在一些老油田和低滲透油層中，地層供液能力變差，油井動(dòng)液面逐漸下降，不可避免的要采取深抽方式，加劇了管桿的偏磨。管桿偏磨已經(jīng)成為影響油田正常生產(chǎn)的主要因素之一，不僅造成油田減產(chǎn)或停產(chǎn)，增加維護(hù)工作量，而且導(dǎo)致井內(nèi)管桿斷裂、落井，增加作業(yè)施工難度。因此，解決深抽井抽油桿偏磨是目前急需解決的一個(gè)問題。

1 抽油桿偏磨原因分析

造成抽油桿偏磨的直接原因是抽油桿在井下受多種力的作用產(chǎn)生交變載荷，受力狀況復(fù)雜，抽油桿柱不是剛性體，在抽油過程中會(huì)發(fā)生不同程度彎曲，與油管接觸產(chǎn)生偏磨。另一個(gè)原因是由于抽油桿、油管彎曲或傾斜，使抽油桿柱與油管內(nèi)壁接觸摩擦，在深抽井中，這種彎曲與傾斜有進(jìn)一步加劇的趨勢(shì)，也就使抽油桿與油管摩擦加劇。

1.1抽油桿受力原因

（1）抽油桿柱與液柱之間的摩擦力。抽油桿柱與液柱之間的摩擦力發(fā)生在下沖程，摩擦力方向向上，是稠油井抽油桿下行遇阻的主要原因。決定阻力F的主要因素是井內(nèi)液體的黏度及抽油桿的運(yùn)行速度。

（2）液體通過游動(dòng)閥產(chǎn)生的阻力。在高粘度大產(chǎn)量井內(nèi)，液體通過游動(dòng)閥是造成抽油桿下部彎曲的主要原因。

1.2井深結(jié)構(gòu)

（1）在斜井中，由于深抽方式一般將泵掛下到1500m以下，往往都超過斜井的造斜點(diǎn)，因此在這種情況下，油管受井身套管的影響，呈傾斜狀態(tài)，必然造成桿、管偏磨。

（2）在直井中，由于油井長(zhǎng)期開采，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地應(yīng)力的影響，套管出現(xiàn)不同程度損壞，在變形處油管始終是直的，在抽油循環(huán)中與抽油桿勢(shì)必發(fā)生偏磨。在深抽方式中，這種可能性更高。

1.3稠油泵及油管往復(fù)抽吸震動(dòng)造成偏磨

在抽油井上、下沖程循環(huán)過程中因油管、抽油桿自身重力及外來力的作用下，不斷發(fā)生

彈性彎曲、造成管桿相互偏磨損傷是必然的和固有的，且重復(fù)發(fā)生。

上沖程，游動(dòng)閥爾關(guān)閉，固定閥爾打開，液柱載荷由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿上，油管卸載發(fā)生彈性變形收縮，此時(shí)油管的張力最小，從深井泵到中和點(diǎn)這一段油管發(fā)生彈性螺旋彎曲，此時(shí)抽油桿承載拉伸為直線基本無(wú)彎曲。油管、抽油桿必然相互偏磨。

下沖程時(shí)，游動(dòng)閥爾打開，固定法爾關(guān)閉，液柱載荷轉(zhuǎn)移到油管上，抽油桿卸載發(fā)生彈性收縮彎曲。在抽油桿下行過程中受到如下阻力：活塞與泵筒的摩擦阻力、液流通過活塞產(chǎn)生的阻力及液柱對(duì)抽油桿產(chǎn)生的浮力。這些阻力不同程度上加重了抽油桿彎曲程度，而此時(shí)油管承受載荷拉伸為直線基本無(wú)彎曲。油管、抽油桿相互偏磨損傷更是必然。在小泵深抽方式中，這種不斷發(fā)生的彈性彎曲和受力彎曲更加嚴(yán)重，使管、桿相互偏磨進(jìn)一步加劇。

1.4抽油桿組合不合理

并且應(yīng)根據(jù)情況在底部抽油桿加一定比例的加重桿。抽油桿彎曲主要產(chǎn)生于下沖程，下沖程時(shí)，抽油桿主要受兩方面的力，一是自身在液柱中向下的重力；另一個(gè)是活塞下沖程時(shí)受到向上的阻力。阻力隨活塞直徑、抽油桿在油管內(nèi)的各種摩擦力，稠油泵沖次、液體粘度的增大而增大，也隨配合間隙減小而增大，兩個(gè)方向力的平衡點(diǎn)即為中和點(diǎn)，在中和點(diǎn)以下的的抽油桿受壓而彎曲，中和點(diǎn)以上抽油桿呈拉伸狀態(tài)。造成抽油桿彎曲，使抽油桿與油管發(fā)生篇磨。

1.5介質(zhì)影響

隨著油田開發(fā)進(jìn)入高含水期，產(chǎn)出液含水率不斷上升，使偏磨油井?dāng)?shù)量不斷上升。主要原因是產(chǎn)出液由油包水型變成水包油型，使管柱表面失去了原有的保護(hù)作用，摩擦的潤(rùn)滑劑由原油變成水，油管內(nèi)壁和抽油桿磨損速度加快，磨損嚴(yán)重。

2 偏磨的防治措施

2.1在確定泵掛深度時(shí)

盡可能將泵掛確定在造斜點(diǎn)或套管變形點(diǎn)以上位置，以保證在靜態(tài)下油管處于垂直狀態(tài)，以盡可能減少管桿的偏磨程度。

2.2油管方面

在泵下加足夠重量的尾管，降低油管彈性彎曲程度。此種做法優(yōu)點(diǎn)是起管柱時(shí)安全，沒有卡管柱的隱患且操作方便。另一種做法是管柱錨定，就是將油管錨下到預(yù)定位置，錨定后上提管柱承受一定預(yù)張力狀態(tài)下完井。這種做法不但預(yù)防油管彎曲和伸縮的最有效措施，而且可以防止油管在抽油循環(huán)過程中的擺動(dòng)。在施工經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：油管錨的錨定點(diǎn)越靠近泵體越好，一般建議在泵上兩根油管處。

2.3抽油桿方面

進(jìn)一步優(yōu)化油井桿級(jí)組合，同時(shí)油井在下沖程時(shí)，底部抽油桿是受壓彎曲而緊靠油管內(nèi)壁的，抽油循環(huán)過程中管桿必然劇烈偏磨。目前使用的直徑42mm的灌鉛加重桿進(jìn)行底部加重是防止這段抽油桿彎曲比較有效的方法。通過底部加重，抽油桿中和點(diǎn)下移，可以降低抽油桿在抽油循環(huán)中的交變應(yīng)力幅度，減少抽油桿的應(yīng)力伸縮、彎曲，降低桿柱的偏磨。

采用在抽油桿偏磨位置加扶正器的辦法。目前使用的扶正器有KZX型扶正器、KBV型固定扶正器、扶正接箍、耐磨接箍等。

2.4 安裝旋轉(zhuǎn)井口

定期旋轉(zhuǎn)油管一定角度，更換油管偏磨位置，延長(zhǎng)檢泵周期。

2.5 合理調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)

在抽吸稠油時(shí)，不能采用快速抽吸方式，否則將因下行阻力過大使抽油桿產(chǎn)生彎曲。在保持液量的情況下應(yīng)盡量采用長(zhǎng)沖程、低沖次，減少偏磨次數(shù)，達(dá)到延長(zhǎng)油管和抽油桿使用壽命的目的。

3 認(rèn)識(shí)

防治深抽井管桿偏磨問題是長(zhǎng)期而又系統(tǒng)的工作，我們只有深入現(xiàn)場(chǎng)，掌握油井的第一手資料，針對(duì)油井的不同情況，分析出綜合的防治措施才能達(dá)到防治偏磨的最佳效果，從而延長(zhǎng)檢泵周期，延長(zhǎng)管桿使用壽命，達(dá)到降泵增效的目的。

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作者簡(jiǎn)介：

裴革新（1971-），男，1992年畢業(yè)于遼河石油學(xué)校石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事井下工具研制工作。endprint