抽油井管桿偏磨的原因分析與對(duì)策探討

【摘 要】抽油井生產(chǎn)過(guò)程中，管桿偏磨現(xiàn)象十分普遍。由于在開(kāi)采過(guò)程中采用了注水、注聚的提高生產(chǎn)效率的措施，抽油井發(fā)生偏磨的程度越來(lái)越大。本文結(jié)合抽油桿在工作時(shí)候受力情況的分析，總結(jié)以往的防治經(jīng)驗(yàn)，提出了一些綜臺(tái)防治對(duì)策和措施。對(duì)今后抽油井防偏磨有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】抽油井;偏磨;原因分析;對(duì)策探討

1.抽油井管桿偏磨規(guī)律及受力分析

1.1抽油井管桿偏磨規(guī)律

經(jīng)過(guò)對(duì)25口管桿偏磨嚴(yán)重的井的具體情況進(jìn)行研究分析，得出了以下的結(jié)論：

（1）從含水的情況方面來(lái)分析，偏磨嚴(yán)重的情況主要集中在水量大的區(qū)域。從25口井含水量的情況中可以總結(jié)出，隨著含水量的增加，偏磨的程度也就越嚴(yán)重，發(fā)生偏磨的井的數(shù)量也加多，其中含水大于90"/的井發(fā)生偏磨的井占到7（P/以上.

（2）從沉沒(méi)度的角度來(lái)分析，偏磨主要集中在低的沉默度的井上，通付對(duì)而是多口井的沉沒(méi)度的分析得出，沉黝變?cè)?50米以內(nèi)的井的偏磨情況比較嚴(yán)重，占到70%，

（3）從發(fā)生偏磨位置的分布情況來(lái)分析，偏磨主要發(fā)生在裝泵以上的500米以內(nèi)的范圍。通過(guò)對(duì)發(fā)生偏磨的25口井的研究發(fā)現(xiàn)，偏磨嚴(yán)重的井主要集中在250米以內(nèi)的范圍。

1.2抽油桿受力分析

抽油桿在下行形成中的懸點(diǎn)價(jià)置受到拉力的作用，方向向下。這時(shí)候，抽油桿向下加速運(yùn)動(dòng)的慣性力，摩擦力的方向是向上的，還有抽油泵的流體的阻力以及柱塞副上的摩擦力的方向也是向上的，加之泵端所受阻力還向上，所以所有阻力的合力是向上的。

阻力跟隨抽油桿在油管內(nèi)的各種阻力的增加而增大，要是活塞和襯套的間隙減小，摩擦力也會(huì)增大。中性點(diǎn)以下的抽油桿受到壓力發(fā)生彎曲，并且在抽油桿的下部受到相當(dāng)大的軸向力，這個(gè)力使得抽油桿失穩(wěn)而緊貼在油管的內(nèi)壁上，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生偏磨的現(xiàn)象。

2.抽油井管桿偏磨的危害與原因分析

2.1管桿偏磨的危害

在有桿機(jī)械采油過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生抽油桿與油管的相互接觸磨損，造成桿斷、桿脫、管漏等事故，縮短油井免修期，影響油井正常生產(chǎn)，增大作業(yè)及材料成本投入。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，孤東油田90%以上的油井采用有桿機(jī)械采油工藝，因特高含水期，參數(shù)大，生產(chǎn)任務(wù)緊張等原因，50%的井存在不同程度的管桿偏磨腐蝕現(xiàn)象，隨著斜井、側(cè)鉆井的增多，偏磨腐蝕現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。管桿偏磨造成了頻繁躺井和作業(yè)、油井免修期的降低和作業(yè)材料成本的大量投入，嚴(yán)重影響了油田的原油生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。開(kāi)展油井管桿防偏磨技術(shù)、方法的探討與應(yīng)用工作，具有現(xiàn)實(shí)而深遠(yuǎn)的意義。

在有桿抽油系統(tǒng)中，抽油桿在油管中的運(yùn)動(dòng)及油管自身的運(yùn)動(dòng)情況非常復(fù)雜，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)引起抽油桿與油管內(nèi)壁的劇烈摩擦，致使抽油桿本體及接箍磨穿，油管磨損裂縫，造成桿管報(bào)廢。

隨著近年來(lái)油管泄油錨的應(yīng)用，在高含水期，基本上是由于大泵和高參數(shù)的影響，致使了躺井的頻繁，檢泵周期的縮短，即使把泵上油管錨定，但在游動(dòng)凡爾關(guān)閉，固定凡爾打開(kāi)時(shí)，油管向上運(yùn)動(dòng)發(fā)生螺旋彎曲，抽油桿下行時(shí)螺旋彎曲上行摩擦，也會(huì)引起抽油桿接箍與油管內(nèi)壁的摩擦。在油管錨定且處于拉伸狀態(tài)下，柱塞下行中抽油桿螺旋彎曲也會(huì)造成管桿偏磨，而且這種彎曲、偏磨通常發(fā)生在泵以上幾百米的管柱范圍內(nèi)。

該類井平均泵徑80.8mm，平均泵深737.2m，平均液量102.8t/d，平均動(dòng)液面659.5m，平均沖次7.6次（高于平均沖次6.8次），平均沉沒(méi)度100.3m，平均檢泵周期226d，平均礦化度9905mg/l。

2.2影響管桿的原因分析

2.2.1油井內(nèi)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題

油井內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致管桿的彎曲，進(jìn)而導(dǎo)致管桿發(fā)生偏磨，斷層部分的應(yīng)力集中，當(dāng)注水之后斷層兩邊的壓力增大，斷層空隙的壓力會(huì)失衡，應(yīng)力集中突然加劇。再者，底層的壓力也分布不均，這些因素都會(huì)導(dǎo)致井眼軌跡發(fā)生彎曲。所以說(shuō)使得管桿發(fā)生偏磨的一個(gè)主要原因就是井身的結(jié)構(gòu)的變化而引起的。

2.2.2綜合含水和腐蝕介質(zhì)的影響

油井的產(chǎn)出液的含水量大于70%時(shí)，產(chǎn)出液由原來(lái)的油包水變?yōu)樗偷默F(xiàn)象，管桿的表面原來(lái)的油潤(rùn)滑就變成水，潤(rùn)滑度大大降低，這樣管桿的摩擦加劇。由于腐蝕介質(zhì)的產(chǎn)生，使得管桿表面凹凸不平，使得管桿表面的殘余應(yīng)力降低，強(qiáng)度降低，更是加劇了管桿的磨損。

2.2.3低沉沒(méi)度對(duì)管桿偏磨的影響

原油進(jìn)入到泵的狀態(tài)會(huì)因?yàn)椴煌木囊簤憾兴町悺Ｒ话闱闆r下，低沉沒(méi)度井的井底的流體壓力低，液體很難進(jìn)到泵里面，導(dǎo)致供液不足.在此種情況下，泵筒里面的液體就不能夠充滿，里面就留有一定的氣穴，當(dāng)液體在管內(nèi)傳輸，就會(huì)出現(xiàn)液體沖撞管壁的現(xiàn)象，抽油桿所受的沖擊力瞬時(shí)間增大，長(zhǎng)此以往，桿柱就產(chǎn)生彎曲變形，進(jìn)而發(fā)生偏磨的現(xiàn)象。

2.2.4上沖程中油管的彎曲，導(dǎo)致管桿發(fā)生偏磨

當(dāng)管桿內(nèi)外不承受壓力的時(shí)候，管桿產(chǎn)生彎曲變形的原因是軸向壓力。一旦管桿受到內(nèi)外壓力作用時(shí)，尤其是外壓差比內(nèi)壓差大的多時(shí)，管桿的彎曲就會(huì)更為嚴(yán)重。

3.防止管桿偏磨的方法

3.1扶正桿柱

目前為防止管桿的偏磨所采用的一種有效的方法是對(duì)桿柱的有效扶正，扶正所采用的扶正器有金屬滾輪式扶正器和尼龍式扶正器。根據(jù)以往使用扶正器的經(jīng)驗(yàn)，通常采用全井扶正，每個(gè)抽油桿上裝一個(gè)扶正器，包括卡裝式、注塑式以及其他形式的扶正器，他們的扶正方向必須保持一致。

3.2抽油桿的旋轉(zhuǎn)裝置

在直井或者是斜井中的有桿泵在抽油時(shí)抽油桿跟油管的管壁都是相互接觸的，在抽油的過(guò)程中，這兩者就發(fā)生相互的摩擦，以至磨損。目前解決這一問(wèn)題的方法是采用可以旋轉(zhuǎn)的抽油桿，這樣抽油桿的四周都會(huì)被磨損，防止抽油桿的偏磨，從而延長(zhǎng)抽油桿的壽命。

3.3從管柱方面著手

（1）油管錨定。在上沖程工程中，受到內(nèi)壓和軸壓的作用，很容易發(fā)生螺旋彎曲和正弦彎曲。最終導(dǎo)致的結(jié)果就是全井發(fā)生偏磨.如果對(duì)其采用油管的錨定，就能大大減小油井的這一偏磨現(xiàn)象。

（2）油管的旋轉(zhuǎn)裝置。對(duì)于一些特殊的難以解決的管桿的偏磨問(wèn)題，就不得不采用旋轉(zhuǎn)的井口，使得對(duì)油管單一的線摩擦轉(zhuǎn)換為對(duì)整個(gè)油管的面摩擦，這樣就有效地防止了偏磨，從而延長(zhǎng)油管的壽命。

（3）新型的防止偏磨抽油泵。（1）旋流旋轉(zhuǎn)柱塞式防偏磨抽油泵。這種泵防止柱塞偏磨，防砂卡，提高泵的工作效率和延長(zhǎng)泵壽命等優(yōu)點(diǎn)。這種泵基本能防止油管發(fā)生偏磨的情況。（2）雙沖程平衡防偏磨增效油泵。這是一種新型的增效抽油泵，它在運(yùn)行過(guò)程中，下沖程進(jìn)行一次排油，提高油泵效率。上下沖程同時(shí)出油，減小運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)荷，從而有效減少油并的偏磨。（3）柱塞底部加重式防偏磨抽油泵，這種泵主要采用增加抽油桿扶正器，并使用管桿轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，泵的上面桿柱采用加重桿。這種泵的使用效果非常好。（4）大流道抽稠油整筒防偏磨泵。通過(guò)對(duì)整筒泵流道的改進(jìn)，是通過(guò)增加過(guò)流量的面積實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)球座孔面積，將游動(dòng)凡爾罩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。首先將柱塞和泵筒的二級(jí)間隙調(diào)整為三級(jí)間隙，再者就是把原柱塞的下端倒壇式閥罩改成四斜槽型的三圓弧形結(jié)構(gòu)，以增大過(guò)流的面積。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面對(duì)抽油井管桿發(fā)生偏磨這一現(xiàn)象的深刻分析，將它偏磨機(jī)理和解決方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，形成幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。（1）導(dǎo)致抽油井管桿發(fā)生偏磨的因素很多，抽油井管桿發(fā)生偏磨這一問(wèn)題是一個(gè)綜合性的問(wèn)題。（2）對(duì)抽油管管桿發(fā)生偏磨這一現(xiàn)象的還不是十分具體明確，所以在理論上還沒(méi)有徹底解決這一問(wèn)題的方案提出。目前所采用的措施只能減緩管桿偏磨的速度，延長(zhǎng)油管的使用時(shí)間。（3）綜合措施大大的延長(zhǎng)了管桿的使用周期，這樣就減少了很多油井管桿管理方面的費(fèi)用。

【參考文獻(xiàn)】

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作者簡(jiǎn)介：于振波（1975—），男，助理工程師，從事油田開(kāi)發(fā)技術(shù)工作。