油井精細(xì)化防偏控躺技術(shù)的研究與應(yīng)用

李闖

摘要：針對(duì)近幾年文衛(wèi)采油廠躺井因素分析，偏磨因素導(dǎo)致的躺井仍然在躺井中占主導(dǎo)因素，目前仍是控躺攻關(guān)的主導(dǎo)方向，本文從地面、井筒兩大因素，分地面電力設(shè)備、井口、管柱、桿柱、泵、井下工具六個(gè)具體因素，全方位精細(xì)化硏究防偏配套具體措施，進(jìn)一步降低偏磨躺井率，延長免修期。

關(guān)鍵詞：偏磨因素;防偏配套;防偏控躺;煸磨治理

一、項(xiàng)目背景

根據(jù)對(duì)2016-2017年躺井因素的剖析統(tǒng)計(jì)，偏磨因素躺井分別占文衛(wèi)采油廠躺井總數(shù)的31%和21%，偏磨因素躺井在我廠躺井中仍占主導(dǎo)因素，目前仍是文衛(wèi)采油廠控躺攻關(guān)的主導(dǎo)方向。近幾年，防偏治偏配套工藝雖已取得較大進(jìn)步，但缺乏全方位防偏控躺因素研究，防偏配套措施需全方位考慮、精細(xì)化研究。因此開展了文衛(wèi)馬油田油井全方位精細(xì)化防偏控躺技術(shù)的研究與應(yīng)用，從地面、井筒兩大因素，分地面電力設(shè)備、井口、管柱、桿柱、泵、井下工具六個(gè)具體因素全方位精細(xì)化研究防偏配套具體措施。

二、地面因素

1、研制應(yīng)用調(diào)速電機(jī)和減速器裝置

抽油泵在較低和較高的充滿程度下液擊載荷均較小，而在充滿程度50%左右時(shí)液擊載荷最大。對(duì)抽油桿的損傷非常大。沉沒度較低時(shí)，沉沒壓力較低，使原油脫氣導(dǎo)致井筒內(nèi)溫度降低，采出液在泵的吸入口處，甚至在泵筒內(nèi)析蠟、結(jié)蠟嚴(yán)重，抽油桿柱下行程受到的阻力急劇增加，產(chǎn)生彎曲造成偏磨。統(tǒng)計(jì)65口偏磨嚴(yán)重的直井（生產(chǎn)井段井斜小于10），其示功圖顯示充滿程度在50%以下的井39口，占60%。因此，針對(duì)供液不足高沖次的單井，研制應(yīng)用調(diào)速電機(jī)和減速器裝置進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，可大大降低管桿偏磨因素躺井。

2、研究應(yīng)用抽油桿自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置

抽油桿自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置安裝在懸繩器頂部，抽油桿穿越其中心孔，頂部和光桿夾連接。該產(chǎn)品通過穩(wěn)定的規(guī)律旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)抽油桿保持在一個(gè)恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，由此抽油桿與油管間的偏磨位置不斷發(fā)生變化，磨損會(huì)分布在360o范圍，有效避免由于管桿長期處于同一位置摩擦運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致抽油桿斷裂或油管壁磨穿，達(dá)到預(yù)防、減緩管桿偏磨，延長抽油桿和油管的使用壽命的目的，應(yīng)用于目前使用最為廣泛的機(jī)械有桿泵采油系統(tǒng)中。

3、研究應(yīng)用井口旋轉(zhuǎn)裝置

井口旋轉(zhuǎn)裝置主要有三部分組成：旋轉(zhuǎn)部分、分度部分、推力系統(tǒng)。

使用時(shí)將油管旋轉(zhuǎn)器座于井口大四通上，由于旋轉(zhuǎn)器內(nèi)的油管掛是蝸輪結(jié)構(gòu)，并坐落在大平面軸承上，通過光桿上下運(yùn)動(dòng)的功能傳遞方式，使蝸桿實(shí)現(xiàn)單向微量轉(zhuǎn)動(dòng)（此運(yùn)動(dòng)可以調(diào)節(jié)）。油管掛蝸輪在蝸桿的傳動(dòng)下，便實(shí)現(xiàn)單向正轉(zhuǎn)的動(dòng)作，使油管便跟著微動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)井口是油管以套管中心線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過油管旋轉(zhuǎn)，以減少油管與抽油桿的局部磨損，從而提高油管的使用壽命。

三、井筒因素

1、研制應(yīng)用油管雙重保護(hù)接箍

中高滲油田的開采過程中，油層出砂嚴(yán)重，在油井生產(chǎn)過程中，防砂配套旋流沉砂器和激光割縫篩管下面所接沉砂尾管在生產(chǎn)過程中因?yàn)楣苤鋭?dòng)，造成尾管接箍因?yàn)槠ジg的雙重作用下，接箍偏磨腐蝕導(dǎo)致尾管落井，增加打撈和磨銑工序，針對(duì)上述問題，研制了尾管雙重保護(hù)接箍。

油管接箍表面經(jīng)過添加金屬鉻和鎳的金屬粉末形成一層富含鉻的鈍化膜，能夠提高接箍的抗磨損性能。增加油管接箍表面大的光滑度，減小對(duì)套管的摩擦損害。

2、研究應(yīng)用Φ25mm×Φ22mm雙保變扣接箍

目前使用的加重桿多為22mm加重桿，其疲勞強(qiáng)度較Φ25mm桿受到一定的局限，因此設(shè)計(jì)配套Φ25mm×Φ22mm雙保變扣直徑為Φ50.8mm來滿足Φ25mm抽油桿作為加重桿的需求，可大大提高加重效果，同時(shí)Φ50.8mm雙保變扣一定程度上起到扶正抗管桿偏磨作用。該變扣接箍外徑比普通變扣接箍外徑減少了4.8mm，大大降低了油管內(nèi)液流通過阻力，提高了抽油桿組合的抗偏磨程度，有效消除了偏磨薄弱環(huán)節(jié)，提高了防偏配套措施的效果。

3、研制應(yīng)用φ30mm高強(qiáng)桿拉桿

因Φ44mm泵和Φ50mm泵受活塞尺寸限制，無法改進(jìn)活塞扣型，拉桿只能使用Φ19mm抽油桿，極易造成偏磨桿斷躺井，因此研究應(yīng)用了φ30mm高強(qiáng)桿作為拉桿解決此類問題發(fā)生。

與Φ19mm抽油桿相比，新型抗磨拉桿優(yōu)點(diǎn)如下：一是采用35CrMo鋼，表面采用電解鍍防腐處理，接頭采用鐓粗處理，提高抗拉、防脫能力;二是表面光滑，使管桿間的摩擦力降低，減少磨損;三是使用泵徑范圍廣，可在Φ44mm泵及以上泵徑使用;四是抗彎能力提高，許用彎曲載荷36.4KN較Φ22mm桿增加26.8KN，大大增加了抗彎能力，減緩偏磨;

4、優(yōu)化加重桿和帶扶抽油桿長度

在治理偏磨中提出了許多不同的對(duì)策，對(duì)偏磨井采用加防磨扶正桿，底部配套加重桿來防止偏磨就是方式之一。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，計(jì)算不同程度偏磨段的偏磨速率，并編制軟件，計(jì)算優(yōu)化加重桿類型、長度及加扶桿的長度，結(jié)合對(duì)比能耗軟件，在許用應(yīng)力情況下，進(jìn)一步優(yōu)化抽油桿型號(hào)、加重桿長度及帶扶正器抽油桿的長度，達(dá)到防偏和降低能耗的雙重效果。

5、研制應(yīng)用φ57mm抽油泵活塞扣型

絕大多數(shù)油井偏磨段主要集中于泵上400m以內(nèi)，抽油桿可以安裝耐磨雙向保護(hù)接箍與扶正器，拉桿因需要進(jìn)泵筒而無法采取保護(hù)措施導(dǎo)致與油管偏磨，易造成拉桿斷脫或油管穿孔而躺井。目前，φ44mm、φ50mm、φ57mm泵拉桿均為φ19mm抽油桿，φ19mm抽油桿抽油桿抗磨抗彎性能較差，易彎曲偏磨斷脫或造成油管裂縫。因此研究改進(jìn)了φ57mm抽油泵活塞連接扣型，將活塞原φ19mm扣型改進(jìn)為φ22mm，拉桿使用φ22mm抽油桿，提高拉桿的抗磨抗彎性能。

四、現(xiàn)場應(yīng)用情況

2018年，根據(jù)油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化沖次178井次，安裝減速器、調(diào)速電機(jī)49井次;抽油桿自動(dòng)旋裝裝置20套;應(yīng)用井口旋裝裝置15套;油管雙重保護(hù)接箍20井次;Φ25mm*Φ22mm雙保變扣接箍30井次;φ30mm抽油桿作為拉桿52井次，配套使用φ30mm抗磨抽油桿作為加重桿7井次（合計(jì)用198根）;配套優(yōu)化加重桿和帶扶抽油桿長度57井次;Φ22mm扣型活塞的φ57mm抽油泵48井次;通過以上油井全方位精細(xì)防偏配套措施的應(yīng)用，2018年文衛(wèi)采油廠偏磨躺井8井次，同比減少23井次;平均免修期563天，同比延長76天。

五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1、在目前防偏配套工藝的基礎(chǔ)上，研制應(yīng)用了油管雙重保護(hù)接箍、抽油桿保護(hù)接箍、Ф22mm扣型的Ф57mm泵、Ф30mm高強(qiáng)桿、抽油桿自動(dòng)旋裝裝置等，全方位細(xì)化完善了防偏配套工藝，提高了防偏控躺效果。

2、加重桿類型及井段的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步強(qiáng)化了嚴(yán)重偏磨井段防偏措施，避免了配套過度和欠缺，達(dá)到了減緩偏磨和降低能耗的雙重功效。

3、地面和井下全方位防偏配套工藝的優(yōu)化和完善，夯實(shí)了防偏控躺的基礎(chǔ)，鞏固了防偏治理效果，兩者有力結(jié)合，方可實(shí)現(xiàn)防偏治偏全面化。