HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿在文南油田中的應(yīng)用

王躍華（中國(guó)石化中原油田分公司采油四廠工藝研究所）

HL級(jí)高強(qiáng)度抽油桿廣泛用于文南油田上，其大多設(shè)計(jì)為三級(jí)桿組，但不適用于全井4 in套管和側(cè)鉆井等有特殊需求的抽油井中。另外，三級(jí)桿組還導(dǎo)致抽油機(jī)井懸點(diǎn)載荷過(guò)大[1]，進(jìn)而對(duì)地面提升設(shè)備要求過(guò)高；同時(shí)為了保障文南油田中后期油氣的可持續(xù)開發(fā)，需要逐步增加對(duì)低液面、低產(chǎn)能油井采取泵掛加深措施井次。針對(duì)諸多因素，結(jié)合油井節(jié)能降耗生產(chǎn)要求，在文南油田中應(yīng)用了“HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿深抽”技術(shù)。由于HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿具有更高的性能參數(shù)，故在油井設(shè)計(jì)應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)二級(jí)桿組深抽。推廣應(yīng)用HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿，可最大限度地降低設(shè)備投資，節(jié)約能源，延長(zhǎng)檢泵周期，降低生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)成本，增加產(chǎn)量。

1 技術(shù)分析

HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿是在制造新HL級(jí)桿的工藝基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)專用特種探傷設(shè)備探傷優(yōu)選后，采用超音頻感應(yīng)加熱表面淬火工藝進(jìn)行深加工的抽油桿。此桿表面存在一層10%～15%的淬硬層，其組織晶粒細(xì)小均勻，在經(jīng)過(guò)拋丸強(qiáng)化處理后，不僅具有很高的抗拉強(qiáng)度（1 050～1 300 MPa）和表面硬度（HRC≥42），而且還有很高的表面殘余應(yīng)力，其結(jié)果會(huì)提供更高的疲勞強(qiáng)度和腐蝕斷裂抗力，能極大消除桿斷隱患[2]。HL級(jí)與HY級(jí)抽油桿對(duì)比情況見表1。

2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1）延長(zhǎng)檢泵周期，提高泵效。HY級(jí)高強(qiáng)度抽油桿具有較高的抗拉強(qiáng)度及抗疲勞強(qiáng)度，桿的壽命可達(dá)到730天以上，能有效延長(zhǎng)檢泵周期，減少因管桿偏磨或桿強(qiáng)度問(wèn)題造成的躺井[3]。HY級(jí)高強(qiáng)度抽油桿具有良好的高抗彈性和抗塑變能力，彈性模量提高，桿柱的伸長(zhǎng)比明顯減小，生產(chǎn)中減少了沖程損失，相比HL級(jí)抽油桿泵效提高10%。

2）與普通HL級(jí)同桿徑抽油桿相比，可降低一級(jí)使用達(dá)到同等強(qiáng)度要求[4]。使用?16 mmHY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿代替?19 mm HL級(jí)普通抽油桿，?19 mmHY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿代替?22 mmHL級(jí)普通抽油桿，?22 mmHY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿代替 ?25 mmHL級(jí)普通抽油桿。通過(guò)應(yīng)用?19 mm桿、?22 mm桿二級(jí)組合，替代原有?19 mm桿、?22 mm桿和?25 mm桿三級(jí)組合，達(dá)到減輕抽油機(jī)驢頭載荷，實(shí)現(xiàn)低液面深抽需要以及滿足小井眼井的使用需求。

表1 HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿與HL級(jí)抽油桿的性能參數(shù)對(duì)比

3）HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿每根長(zhǎng)9 m，與普通抽油桿（長(zhǎng)8 m）相比，單井減少接箍20～30個(gè)。HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿價(jià)格與普通抽油桿價(jià)格相當(dāng)，但整體性能要比普通抽油桿強(qiáng)。

4）針對(duì)4 in套管油井只能下2 in油管，且2 in油管內(nèi)管桿偏磨頻繁，極易造成躺井，故應(yīng)用HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿。由于HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿在相同載荷深度條件下，可降低一級(jí)應(yīng)用，增大了管桿間的油流通道，減小了液流阻力，從而加快了液流速度。同時(shí)，隨著液流速度的增大，井筒流體在流動(dòng)過(guò)程中的熱損失變小，使流體在井筒內(nèi)保持較高的溫度，蠟也不易析出，從而延長(zhǎng)油井的檢泵周期[5]。

5）HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿強(qiáng)度高，與HL級(jí)普通抽油桿相比，可降低一級(jí)使用，既能有效實(shí)現(xiàn)超深抽，又能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

文南油田2014年開始試用HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿，應(yīng)用HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿深抽為6井次。在W291C、W138-45、WC179、W184-52、W184-35、W137井上，全部采用?19 mmHY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿和?22 mmHY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿二級(jí)桿柱組合，應(yīng)用后平均泵徑減少了1 mm，平均泵掛加深了383 m，平均沖速減少了0.35 min-1。此6口井最長(zhǎng)入井天數(shù)的是W137井，已入井1 629天。平均入井天數(shù)是715天，累計(jì)增油621.36 t。文南油田試驗(yàn)應(yīng)用HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿情況統(tǒng)計(jì)見表2。

典型井例：W138-45井是文南油田1口低產(chǎn)能井，由于所處斷塊限制，無(wú)對(duì)應(yīng)水井，天然能量開采。自2011年以來(lái)，此井一直嚴(yán)重供液不足，日均產(chǎn)液量不足1 t，受抽油機(jī)驢頭額定載荷和抽油桿強(qiáng)度的制約，下泵深度受到一定的限制。通過(guò)技術(shù)人員詳細(xì)的地質(zhì)論證和多方考察，認(rèn)為W138-45井增產(chǎn)潛力較大，于是決定在該井應(yīng)用HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿進(jìn)行“極限深抽”，因HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿相比HL級(jí)抽油桿具有抗拉強(qiáng)度高、抗疲勞壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可消除因載荷過(guò)大造成的抽油桿桿斷隱患。

2014年5月1日，W138-45井“極限深抽”完井開抽，泵徑?32 mm，泵深30 00 m，初期日產(chǎn)液5.2 t，日產(chǎn)油3.5 t，日增油3.0 t，實(shí)施HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿深抽工藝后，增油效果顯著。截至10月31日，W138-45井各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)正常，累計(jì)增油305.4 t。W138-45井的生產(chǎn)曲線見圖1。

圖1 W138-45井生產(chǎn)曲線

HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿自2014年在文南油田試驗(yàn)成功6井次后，從2015年至2018年在該油田應(yīng)用了149井次，共計(jì)配套HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿372 500 m。二級(jí)桿組合比三級(jí)桿組合減輕了抽油機(jī)井懸點(diǎn)載荷，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電降耗[6]。以W137井為例，三級(jí)桿組合泵深為2 400 m，每天平均耗電90 kWh；下HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿二級(jí)桿組合泵深3 000 m，每天平均耗電65 kWh，每天節(jié)電25 kWh。每口井生產(chǎn)周期按360天計(jì)算，每口井按每天平均節(jié)電25 kWh計(jì)算，149口井共節(jié)電23.4×104kWh，累計(jì)創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益49.14萬(wàn)元，僅節(jié)電一項(xiàng)就累計(jì)創(chuàng)效361.14萬(wàn)元。由此可見，HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿深抽工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，增產(chǎn)節(jié)能效果顯著，滿足了文南油田中后期生產(chǎn)的需求。

表2 2014年文南油田試驗(yàn)應(yīng)用HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿情況統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

1）考慮到HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿的表面淬火工藝、防腐性能較普通桿差，建議在低含水率井上使用，以保證使用周期。

2）由于HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿的力學(xué)性能強(qiáng)于普通桿，其可用于深抽油藏，可直接對(duì)深油層油井進(jìn)行泵加深。

3）對(duì)于一些特殊井況油井，如全井4 in套管井、懸掛4 in套管井以及稠油低產(chǎn)井等，在降低負(fù)荷和增加過(guò)流通道時(shí)需針對(duì)性使用。

4）HY級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿適應(yīng)油田深抽技術(shù)，滿足國(guó)內(nèi)外油田中后期低產(chǎn)能、低液面井的需求，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。