桿管偏磨原因分析及治理

趙悅琳

摘要：隨著油田開發(fā)時間的延長， 抽油井的井況會發(fā)生變化， 抽油井偏磨現(xiàn)象日益突出。本文結(jié)合抽油井偏磨現(xiàn)狀， 分析了造成抽油機(jī)井桿管偏磨的原因及影響因素， 介紹了偏磨井治理配套技術(shù)， 提出了下一步防偏磨治理工藝的思路。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)井;偏磨機(jī)理;防治措施;

引 言

近年來，抽油機(jī)井桿管偏磨井?dāng)?shù)在國內(nèi)各油田均呈逐年增加的趨勢， 桿管偏磨已經(jīng)成為影響油井檢泵作業(yè)的主要因素之一。抽油機(jī)井桿管偏磨不僅影響油井產(chǎn)量， 而且縮短了檢泵周期， 增加了油井檢泵作業(yè)費用。導(dǎo)致抽油機(jī)井桿管偏磨的主要原因可以分為兩類：一是井眼彎曲導(dǎo)致桿管偏磨， 例如斜直井、定向井、水平井以及井眼存在狗腿的垂直井;二是垂直井中抽油桿柱或油管柱在外載荷作用下產(chǎn)生彎曲而導(dǎo)致桿管產(chǎn)生偏磨。雖然在垂直井中， 井眼不可避免地存在彎曲， 但井眼彎曲不是導(dǎo)致垂直井桿管偏磨的主要原因。因為絕大部分垂直井在油田開發(fā)初期， 桿管偏磨井?dāng)?shù)很少， 隨著油田的不斷開發(fā)， 油井含水的不斷增高， 桿管偏磨井?dāng)?shù)呈逐漸增加趨勢。因此， 當(dāng)油田開發(fā)至中后期時， 由于油井含水的增高， 惡化了抽油桿柱或油管柱的受力， 從而導(dǎo)致抽油桿柱或油管柱在外載荷作用下產(chǎn)生彎曲而導(dǎo)致桿管產(chǎn)生偏磨。

1含水對抽油桿柱受力的影響

現(xiàn)場研究發(fā)現(xiàn)，沉沒度較大時， 含水對軸向分布力與臨界軸向壓力影響較小;沉沒度較低時， 軸向分布力與臨界軸向壓力隨含水的增加而顯著降低。因此， 低沉沒度油井在高含水條件下運行容易產(chǎn)生偏磨。

2沉沒度對抽油桿柱受力的影響

通過繪制抽油桿柱軸向分布力與臨界軸向壓力隨沉沒度的變化規(guī)律，由曲線變化規(guī)律可見， 抽油桿柱軸向分布力與臨界軸向壓力隨沉沒度的降低而顯著降低;含水越高， 臨界軸向壓力隨沉沒度降低而降低的幅度越大。因此， 高含水油井在低沉沒度條件下運行容易產(chǎn)生偏磨。

3井斜引起偏磨

（1）直井鉆井過程中造成的自然井斜。在鉆井過程中， 隨著鉆井深度的增加， 鉆頭與井口的同心度變差。從縱向上看， 井筒是一條彎曲旋扭的線條， 井深越深， 井斜度越大， 扭曲現(xiàn)象越嚴(yán)重。

（2）定向斜井引起偏磨。對于斜井， 抽油泵在造斜點以下， 桿管互相接觸， 桿管偏磨是必然的。

4抽油過程中桿管的彎曲變形引起偏磨

（1）封隔器座封后導(dǎo)致泵上油管彎曲引起偏磨。在分層開采油井中， 封隔器座封過程中會導(dǎo)致油管中和點以下油管彎曲， 若中和點在泵筒以上， 油管彎曲， 引起桿管偏磨。

（2）自由狀態(tài)下油管彎曲變形。上沖程時， 無錨定管柱中和點以下油管因卸載而產(chǎn)生彈性收縮發(fā)生螺旋彎曲， 造成桿管偏磨。油管彎曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近， 即中和點以下到泵的位置。

（3）抽油桿的失穩(wěn)變形。下沖程， 抽油桿在運動中的發(fā)生受壓失穩(wěn)， 造成中和點以下抽油桿受壓發(fā)生失穩(wěn)彎曲， 使桿管之間發(fā)生偏磨。從理論上講， 失穩(wěn)受沖程、沖次、桿徑影響。

5 油井桿管偏磨問題的防治措施

（1）采取扶正措施減緩桿管偏磨

通過理論計算與現(xiàn)場實測單井偏磨情況， 對偏磨井查清偏磨部位， 在抽油桿上加裝防磨器， 一方面使抽油桿在油管內(nèi)居中， 另一方面利用防磨器防磨材料與油管間較低的磨擦系數(shù)來減緩管桿偏磨狀況， 防磨材料為硬度小于油管的尼龍材料。對于大井段偏磨井全井抽油桿扶正。

（2）抽油桿尾部加重

中和點以下抽油桿在下沖程時彎曲嚴(yán)重， 而常規(guī)抽油桿組合中下部抽油桿通常是7/8"桿，（本身剛度較?。?， 活塞上部接剛度較大的拉桿， 拉桿上接加重桿， 以抵消下沖程中的阻力， 避免下部抽油桿柱受壓而發(fā)生彎曲， 下液力反饋泵克服活塞下行阻力， 減輕下部磨損。

（3）使用油管張力錨

在泵上10-20m（1-2根油管）下入油管張力錨， 坐掛油管張力錨使泵上油管受6-8噸的預(yù)拉力， 油管被固定， 避免了上下沖程時泵上油管受拉壓負(fù)荷變化彎曲使桿管磨損， 也可減輕管柱的振動。

（4）對大沉沒度井上提泵掛避開斜井段生產(chǎn)

對沉沒度大于500m的抽油機(jī)井在保證合適沉沒度的前提下， 上提泵掛， 即減少了管桿接觸磨損面積， 同時也減輕了抽油機(jī)負(fù)荷， 抽油桿所受的拉力減小， 管桿間的正壓力也隨著減小， 使磨損大大減輕。

（5）改善桿管工作狀況

采取堵水措施穩(wěn)油控水， 減少采出液含水率;根據(jù)地層供液能力合適采取小泵生產(chǎn)， 地面采用回壓泵降低回壓， 減少抽油桿所承受的液柱負(fù)荷;采取加大沖程減小沖次的辦法減少單位時間內(nèi)的管桿磨損次數(shù)及振動沖擊。對于帶封隔器分層開采油井， 嚴(yán)格控制座封負(fù)荷， 防上油管過度彎曲造成與抽油桿間的磨損。

結(jié) 論

（1）科學(xué)管理好油井， 保證油井高效運行。要科學(xué)地管好油井， 確定油井合理的沉沒度， 上好井口盤根;調(diào)整油井的抽吸參數(shù)， 使裝置在高效下工作;及時進(jìn)行油井清、防蠟， 確定油井合理的熱洗周期， 及時解除蠟堵， 確保出油通道暢通;保證合理的油管與抽油桿配合尺寸及泵柱塞與襯套間隙， 以減少摩擦阻力。

（1）當(dāng)抽油桿柱在油管內(nèi)產(chǎn)生彎曲時， 桿管產(chǎn)生偏磨。桿管偏磨的臨界壓力僅取決于抽油桿柱所受的軸向分布力q和抽油桿直徑。抽油桿柱底部所受的集中軸向壓力越大， 抽油桿柱越容易產(chǎn)生偏磨;抽油桿柱實際軸向分布力越小， 臨界軸向壓力越小， 桿管越容易產(chǎn)生偏磨。

（2）高含水油井在低沉沒度條件下時， 由于油井供液不足， 柱塞下沖程卸載迅速， 抽油桿柱振動加劇， 抽油桿柱最小軸向分布力與臨界軸向壓力降低;另外， 高含水油井供液不足時， 由于泵內(nèi)無氣體或有很少氣體緩沖， 柱塞在和液面接觸瞬間將產(chǎn)生液擊， 若液擊發(fā)生于下沖程的中間位置附近， 液擊力明顯加大了抽油桿柱的實際軸向壓力。由于上述原因， 高含水油井在低沉沒度條件下運行容易產(chǎn)生偏磨。

（3）對大量實際桿管偏磨油井偏磨分布規(guī)律的統(tǒng)計結(jié)果表明， 桿管偏磨多數(shù)發(fā)生于高含水、低沉沒度油井。

（4）高含水增加了腐蝕偏磨速度， 因此， 在油田開發(fā)中應(yīng)嚴(yán)格控制含水上升速度;另外， 管桿腐蝕問題也應(yīng)采取一定的措施， 保證井下工具質(zhì)量的同時， 增強(qiáng)其耐腐耐磨性能， 如繼續(xù)試驗新型防腐耐磨管。

（5）進(jìn)一步推廣使用空心桿采油工藝， 在原工藝基礎(chǔ)上， 建議更換環(huán)空內(nèi)潤滑介質(zhì)為純原油或潤滑油， 減小摩擦阻力， 提高其潤滑能力， 增強(qiáng)防磨效果。

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