油井抽油桿偏磨原因及治理對策

趙長亮

摘要：隨著曙光油田進入開發(fā)后期，油田綜合含水逐年增加， 抽油管桿在井下的工作條件日益惡劣， 抽油桿偏磨問題十分普遍， 這不僅降低了抽油桿強度， 造成抽油桿斷脫， 甚至會磨漏油管， 造成油管漏失， 影響油井的正常生產， 降低油田產量， 增加油田生產成本。

關鍵詞：抽油桿；偏磨；斷脫；油管漏失

引言

有桿泵抽油是世界工業(yè)傳統的采油方式，也是迄今在采油工藝中一直占主導地位的人工舉升方式，80%使用有桿抽油技術，但是在生產分過程中抽油桿、油管磨損現象十分突出偏磨問題嚴重制約了油井檢泵周期，油井作業(yè)頻繁，采油成本上升，減少了油井有效工作時間，給油田帶來了巨大經濟損失，查找偏磨原因及采取相應的措施顯得尤為重要。

1、影響因素

1.1井身軌跡及生產過程中的扭矩影響

油井井身軌跡和水井生產過程中產生的扭矩能夠造成井內抽油桿變形通過與國外對比曙光油層埋藏較深，泵掛平均下深在700米左右，由于抽油桿掛懸重大，油管、抽油桿在井筒中所呈現的工作狀態(tài)直接受井眼軌跡的約束，因此桿管是隨井眼軌跡呈空間彎曲的，即斜井本身就導致了桿管的初始彎曲，造成抽油桿與油管內壁相接觸而偏磨。同時含水高運行摩阻大，下泵位置井斜大，因此生產過程中產生的扭矩較大。

1.2疲勞破壞、機械磨損及氣體腐蝕的影響

1.2.1疲勞破壞：

（1）抽油桿在工作過程中，承受不對稱循環(huán)載荷的作用，不可避免地會有疲勞源存在，從而產生疲勞斷裂。（2）負荷變化引起的疲勞破壞分析，抽油桿因反復拉伸作用而產生裂紋，產生應力疲勞破壞。

1.2.2機械磨損

（1）底部受壓彎曲致使桿管偏磨。（2）井斜引起的機械磨損。

1.3含水升高，桿管磨損加劇

井下氣體、液體長時間與井下管柱化學接觸，也會對抽油桿體造成直接損傷。隨含水升高，產出液密度增加，從而增加桿柱下行的阻力，使桿更易失穩(wěn)彎曲。當含水達到74%時，產出液從油包水型轉變?yōu)樗托停瑢е履Σ亮哟笥蛯赢a出液中的水直接接觸金屬， 腐蝕速度增加。潤滑劑由水代替油， 由于缺少潤滑， 抽油桿、管內壁間的磨損速度增快， 產生嚴重磨損。

1.4油井工作參數

油井產能相對較高，常采用短沖程、高沖次的工作制度。這種工作制度使得抽油桿與油管相對摩擦部位的面積小、摩擦次數多、磨損速度快。隨著開發(fā)程度的加深，油井供液能力不斷下降，如果不能及時地調整工作制度， 會導致泵充滿程度過低，下沖程時抽油桿震動過大，液擊力增大，尤其是高含水低沉沒度油井，最易形成高液擊力，高液擊力會造成抽油桿彎曲，從而造成桿、管偏磨以及抽油桿外部纖維斷裂。低沉沒度不僅會使抽油桿允許縱向彎曲載荷下降， 使桿柱下部產生彎曲和疲勞損傷，還會加劇油管螺旋效應使下部油管彎曲度變大。油井抽油泵的直徑越大， 柱塞與泵筒之間的摩擦力、流體流經游動閥的阻力也越大，下部油桿承壓發(fā)生彎曲的可能性增大，桿管磨損的機會就大。

2 技術措施對策

2.1 配套雙接箍防脫抽油桿

針對傳統單接箍抽油桿在反扭矩作用下易脫扣的問題，使用雙接箍防脫抽油桿三重措施預防脫扣：

（1）將抽油桿頭改為十字花式叉入立體對接，增大抽油桿本體抗扭強度，卡牙交叉嚙合，防止抽油桿發(fā)生相對轉動；（2）改傳統抽油桿單接箍擰緊為雙接箍復合鎖緊，主接箍鎖緊抽油桿，副接箍打被，防止主接箍卸扣；（3）主接箍兩側加防脫墊圈，進一步起到主接箍止退作用。（4）桿體兩端均采用整體鐓鍛式成型及“通過式”熱處理工藝，桿頭與桿體結合處采用鐓粗過渡，防止應力集中導致斷桿事故發(fā)生；（5）由于本產品采用完全通過式超音頻表面熱處理工藝，淬透層1.0～1.5mm，從而提高了桿體強度，同比D級抽油桿，其強度提高了30%；（6）兩端螺紋均采用滾壓成型的加工工藝，增強了螺紋的耐磨性和強度。

2.2加裝抽油桿扶正器

通過對抽油桿受力分析在中和點以下抽油桿上加裝扶正器， 尤其是灌注式尼龍扶正器， 可以避免抽油桿和油管的直接接觸， 達到防止管、桿磨損的目的。

2.3使用連續(xù)抽油桿

通過使用連續(xù)抽油桿，減少了桿柱和油管的磨損抽油桿與油管之間的摩擦主要集中在接箍上， 連續(xù)抽油桿無接箍，這就大大減少了對油管的磨損。減少了桿柱的失效頻率由于普通抽油桿聯接部分，減少了抽油桿與管柱摩擦力， 加上連續(xù)抽油桿本身質量輕， 可大大減少抽油機的載荷， 因此， 總的能耗大大減少，偏磨問題得以改善。

2.4安裝油管旋轉器、抽油桿旋轉裝置

應用抽油桿旋轉裝置、油管旋轉裝置， 改變管桿的接觸面， 由原來的一側偏磨變?yōu)閳A周偏磨， 延長抽油桿使用時間。

2.5注入緩蝕劑

向油套環(huán)形空間滴加緩蝕劑， 使抽油桿和油管金屬表面形成一層保護膜， 使桿、管本體與腐蝕質隔離開， 并在油管內壁形成油膜， 起到潤滑作用， 可起到保護抽油桿和油管的目的。

2.6 調抽油機參數

在滿足提液要求的前提下，盡量采用長沖程、低沖次和小泵徑生產，降低抽油桿的慣性載荷和橫向震動頻率，從而降低其失穩(wěn)性，減少偏磨次數，延長抽油桿和油管的使用壽命。在抽油過程中，如采油井供液能力發(fā)生變化，要及時調整抽油參數，保證抽油機在合理的狀態(tài)下運行。近幾年，油田基本完成了抽油機更換皮帶輪的工作，并對工作制度做出相應的調整。

3、結論

通過研究抽油桿偏磨原因制定相應的對策，桿管偏磨問題得以解決，抽油機井桿管得到保護，延長了檢泵周期，降低了生產能耗；節(jié)約了生產成本， 延長檢泵周期，經濟效益顯著提高。

參考文獻：

[1] 張彥雷. 抽油井井下管桿偏磨原因分析及治理措施[J].中國科技縱橫， 2011 （11） ：278-278.

[2]鄧森文. 抽油井管桿偏磨原因分析及防治措施[J].中國石油和化工標準與質量 ， 2012 ， 33 （10）：165-165.