稠油條件下抽油桿的防偏磨斷脫綜合治理淺談

王憲偉 趙曉利

摘要：抽油機井的抽油桿偏磨斷脫是一種常見的異?，F(xiàn)象，嚴(yán)重影響油田的正常生產(chǎn)。偏磨斷脫的原因有油藏因素、疲勞破壞、機械偏磨以及腐蝕損壞等多種因素，針對稠油及特稠油情況研究抽油桿防偏磨斷脫管理，以及不同的治理措施，可以有效提高油井的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：稠油開采;抽油桿;偏磨斷脫;治理措施

近幾年來，隨著各油田落實國家關(guān)于能源安全新戰(zhàn)略，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)國內(nèi)能源開發(fā)，加大了資源動用力度，一批稠油油藏開始進行開發(fā)建設(shè)，加強稠油情況下抽油桿的偏磨斷脫管理的研究，能夠降低油田開采的開采成本，極大地提高國家能源安全戰(zhàn)略的保障力度。

筆者所服務(wù)的西北油田主要開發(fā)的是塔河油田奧陶系縫洞型碳酸鹽巖油藏，埋藏深度在5500米至7200米，原油黏度達10萬毫帕·秒以上，在常溫下就是瀝青狀，具有超深、高溫、高壓、高含硫化氫的特點，原油腐蝕性大，導(dǎo)致抽油泵凡爾漏失、泵座損傷、抽油桿斷裂等情況頻繁，嚴(yán)重影響油井的生產(chǎn)時效。

1抽油桿斷脫的原因

油氣生產(chǎn)過程中抽油桿由于長期在交變載荷以及油氣水等腐蝕環(huán)境下，油質(zhì)稠導(dǎo)致抽油桿卡死狀況頻發(fā)高發(fā)，洗井解卡時需要吊車配合反復(fù)上提下放活動抽油桿，抽油桿受損斷裂，影響正常生產(chǎn)。抽油桿偏磨斷脫的原因較復(fù)雜，根據(jù)偏磨斷脫特征、部位及原因分析，可以從以下幾個方面分析偏磨斷脫原因。

1.1抽油桿疲勞破壞

油井生產(chǎn)過程中，抽油桿受到不對稱循環(huán)載荷的作用，桿的上部分所承受的力有抽油桿柱及液柱的重力、慣性載荷力，摩擦阻力、管桿彈性導(dǎo)致的振動載荷等力，隨著開采深度的加深，致使抽油桿下部的張應(yīng)力轉(zhuǎn)換為壓應(yīng)力，增加了抽油桿的彎曲和扭力及摩擦力，加重了下部的負擔(dān)。不對稱循環(huán)載荷的作用，致使設(shè)備產(chǎn)生多處的疲勞源，容易引起抽油桿的疲勞斷裂。

1.2抽油桿的機械偏磨

抽油機井的生產(chǎn)中，抽油桿上沖程受拉應(yīng)力作用，下沖程受壓應(yīng)作用產(chǎn)生彎曲，極易產(chǎn)生偏磨。垂直井在套管處會發(fā)生彎曲，而斜井，抽油泵下到造斜點以下時，抽油桿與油管的內(nèi)部相互接觸，上沖程時，抽油桿與油管內(nèi)壁一側(cè)產(chǎn)生偏磨;下沖程時，抽油桿彎曲與油管內(nèi)部內(nèi)壁摩擦導(dǎo)致偏磨。

1.3抽油桿腐蝕破壞

大部分油井在實際開采過程中，產(chǎn)出液中都含有水的成分，大部分產(chǎn)出液具有較多的腐蝕物質(zhì)，這些腐蝕物質(zhì)包含不限于CO2、HS2等成分。稠油開采使用的抗稠油電泵、注稀油、注氮氣等工藝，其中注氮氣產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)，加上油藏高含硫化氫，增加油井腐蝕，加劇抽油桿的腐蝕斷裂速度。

2.抽油桿防偏磨斷脫的防治措施

2.1抽油桿柱防偏磨斷脫技術(shù)分析

（1）旋轉(zhuǎn)井口、旋轉(zhuǎn)懸繩器防偏磨技術(shù)

針對部分油井油套管變形造成抽油桿嚴(yán)重偏磨，采用旋轉(zhuǎn)井口和旋轉(zhuǎn)懸繩器能夠有效降低偏磨、延長管和桿的使用壽命。旋轉(zhuǎn)井口定期旋轉(zhuǎn)井口螺桿，帶動井下油管旋轉(zhuǎn)一個角度，均衡油管內(nèi)壁偏磨。旋轉(zhuǎn)懸繩器在抽油機上下沖程交變載荷作用下，自動緩慢旋轉(zhuǎn)，每一個沖程，該裝置帶動抽油桿順時針旋轉(zhuǎn)一個微小角度，使抽油桿接箍受均勻受磨。

（2）安裝扶正器和加重桿。

實際生產(chǎn)中，抽油桿扶正器主要是尼龍扶正器，油管上應(yīng)用硬膠筒扶正器，它們都具有一定的耐磨性，下井比較方便。在抽油桿底部加裝加重桿，使桿柱受力均勻，在上下沖程時始終處于拉升狀態(tài)，也不會因為交變載荷產(chǎn)生彎曲變形，從而改善偏磨、減小載荷沖擊問題，降低抽油桿斷脫故障發(fā)生。

（3）新型抽油桿和雙向保護接箍

針對性分析特種抽油桿性能參數(shù)，引進鋼制連續(xù)、HY級高強度、環(huán)氧樹脂防腐等5類特種抽油桿，累計應(yīng)用129井次，檢泵周期延長近100天，年檢泵井次下降16.7%。雙向保護接箍是在普通接箍表面噴涂一層AOC-160涂層，硬度較高且耐腐蝕，能減緩接箍及抽油桿的偏磨腐蝕。

2.2 抽油桿柱防偏磨斷脫管理淺談

（1）優(yōu)化抽油機井的“機、桿、泵”相匹配的方案。通過對抽油機井的“機、桿、泵”三者匹配狀況的分析研究，優(yōu)化制定最合理的工作方案制度，通過適當(dāng)放大抽油機機型、采用較大的抽油桿徑、增加泵徑、降低沖次等方式，降低抽油桿柱偏磨，提高抽油井生產(chǎn)時率。

（2）加強抽油機現(xiàn)場監(jiān)控

據(jù)統(tǒng)計，抽油桿使用7年后故障率高達32%-47%。因此，加強對抽油桿的嚴(yán)格監(jiān)管，建立單井檔案，跟蹤記錄偏磨部位，調(diào)整熱洗周期，及時有效防止偏磨斷脫發(fā)生，減少作業(yè)成本。

（3）合理設(shè)定油井管桿組合和生產(chǎn)參數(shù)

抽油機井管桿組合不當(dāng)，增加偏磨幾率，特別是接箍和造斜點位置，更容易出現(xiàn)接觸摩擦。生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定不合理時，稠油井桿柱運行速度小于抽油機驢頭速度，出現(xiàn)桿卡現(xiàn)象，更易彎曲受損。沉沒度小于400米時，下沖程柱塞卸載較快，加劇桿柱振動，易產(chǎn)生偏磨。

總之，稠油井針對性采取管理措施，優(yōu)化管和桿組合設(shè)計，優(yōu)化桿與柱泵尺寸配合，減少摩擦，優(yōu)化油井抽吸生產(chǎn)參數(shù)，合理設(shè)定沉沒度，定期熱洗，避免井筒結(jié)蠟，確保出油通道暢通，實現(xiàn)科學(xué)高效管理。

參考文獻：

[1]曹言光 中原油田防偏磨腐蝕配套技術(shù)【J】 ??油氣地面工程，2004，23（9）

[2]李向東 抽油桿斷脫原因及預(yù)防措施【J】 今日科苑，2010，（06）