抽油機偏磨原因分析及治理措施

馬歲贊，曹 偉，田振茂

（長慶油田分公司第七采油廠，西安 710000）

在油田生產(chǎn)作業(yè)的過程中，抽油機是非常重要的設備，抽油機的主要作用就是將地層中的原油開采出地面，但是受到各種因素的影響，抽油機在運行的過程中比較容易出現(xiàn)偏磨問題，在偏磨問題出現(xiàn)以后，抽油機的運行效率會嚴重下降，同時還會引發(fā)其它風險事故，這對于油田的生產(chǎn)作業(yè)而言十分不利，防止抽油機出現(xiàn)偏磨問題已經(jīng)成為了油田生產(chǎn)作業(yè)的關鍵所在[1]。針對抽油機的偏磨問題，本次研究主要是對偏磨問題的原理以及出現(xiàn)的原因進行全面分析，并提出有效的治理措施，全面保障油田生產(chǎn)作業(yè)的順利進行。

1 抽油機偏磨原理

在抽油機運行的過程中，電動機會將電能轉(zhuǎn)化為機械能，然后帶動柱塞泵做往復式的運動，在運動的過程中，桿柱會受到軸向力以及法向力的作用，正常狀況下，在兩種力的作用下桿柱并不會出現(xiàn)偏磨問題，但是如果存在振動載荷，則會使得桿柱出現(xiàn)嚴重的變形，此時徑向力就會增大，桿柱與其它物體接觸，進而出現(xiàn)嚴重的偏磨問題。抽油機出現(xiàn)偏磨問題的基本原理可以分為三種類型：①在進行鉆井作業(yè)的過程中，當鉆井作業(yè)的深度相對較大時，鉆頭與井口之間會出現(xiàn)嚴重的同心度變差，一般情況下，如果鉆井的深度超過了600m，井下就會出現(xiàn)嚴重的扭曲現(xiàn)象，在抽油機運行的過程中，接箍和桿頭都會對油管產(chǎn)生嚴重的磨損，此時接箍會出現(xiàn)變薄問題，接箍與桿頭之間的結(jié)合力降低，在磨損相對較為嚴重時，抽油機就會出現(xiàn)脫扣問題，此時抽油管可以會出現(xiàn)凹槽，嚴重時會出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象；②在抽油機進行下沖程作業(yè)的過程中，管桿與液柱之間存在一定的摩擦力，這種摩擦力的存在會使得抽油桿彎曲化，抽油桿與抽油管之間會出現(xiàn)嚴重的摩擦，這種摩擦問題一般表現(xiàn)為單面形式的摩擦；③如果井筒底部位置處的傾角相對較大，抽油機在進行上沖程作業(yè)的過程中，抽油桿就會出現(xiàn)一側(cè)磨損問題，同時，在進行下沖程作業(yè)的過程中，抽油桿的另一側(cè)就會受到嚴重的磨損，兩側(cè)的磨損位置存在一定的距離，這種現(xiàn)象很容易將抽油桿摩擦成三角形深槽的形式[2]。

2 抽油機偏磨原因分析

2.1 沉沒度因素

如果油井的沉沒度相對較低，此時在油管內(nèi)部的液柱膨脹力也會相對較低，此時抽油管非常容易出現(xiàn)彈性力下降問題，抽油桿和抽油管之間會出現(xiàn)嚴重的摩擦力，在摩擦力嚴重時抽油桿會出現(xiàn)斷脫問題。在抽油管和抽油桿縱向懸掛的過程中，如果抽油管出現(xiàn)了變形問題，此時泵塞與泵筒之間將無法保持軸向同心，如果柱塞繼續(xù)運動，泵塞將會出現(xiàn)強制鎖定問題，此時抽油管就會出現(xiàn)徑向的擺動。

2.2 抽汲速度因素

在抽油機正常工作的過程中，抽油桿會受到多種形式的力，例如拉力、阻力等，這些力會隨著抽油機運行參數(shù)的變化而變化，如果抽油機的運行參數(shù)不合理，這些力的存在會使得抽油桿存在嚴重的彎曲變形。在抽油機的抽汲參數(shù)相對較大時，抽油桿出現(xiàn)變形問題的概率將會嚴重增加，根據(jù)現(xiàn)場工作經(jīng)驗可以可知，在下沖程作業(yè)的次數(shù)和距離相對較大時，抽油桿會受到嚴重的阻力，如果下沖程作業(yè)的次數(shù)增加時，雖然柱塞受到的摩擦力不會產(chǎn)生較大的變化，但是其它部件的摩擦力會嚴重升高，一般情況下，抽油機零部件受到的阻力與沖程次數(shù)之間存在正比例關系，因此，抽汲參數(shù)對偏磨問題的影響相對較大。

2.3 油管結(jié)蠟因素

在抽油機運行的過程中，在抽油管內(nèi)也非常容易出現(xiàn)結(jié)蠟問題，一般情況下，抽油管內(nèi)的抽油桿呈現(xiàn)出彎曲的形狀，如果抽油管內(nèi)的結(jié)蠟問題相對較為嚴重時，抽油桿的運動就會受到嚴重的阻力影響，這種阻力不單是來源于蠟，也受到了抽油管內(nèi)壁的影響，此時在抽油桿和抽油管之間就會出現(xiàn)嚴重的偏磨問題。在另一方面，如果油井的供液不足，此時井底的流動壓力相對較低，油井會出現(xiàn)脫氣現(xiàn)象，此時對蠟的溶解度會嚴重降低，析出的氣體將會吸收大量的熱能，原油的溫度降低，抽油管內(nèi)的結(jié)蠟問題會相對較為嚴重[3]。

2.4 聚合物濃度因素

如果油田企業(yè)采用的是聚驅(qū)方式進行原油開采，則抽油機也可能會出現(xiàn)嚴重的偏磨問題，一般情況下，隨著聚合物濃度的提升，采出的液體粘度也會增加，抽油桿在進行下沖程作業(yè)的過程中受到的阻力增加，此時抽油機就會出現(xiàn)嚴重的偏磨問題。

3 抽油機偏磨治理措施

3.1 抽汲參數(shù)優(yōu)選

為了解決抽油機的偏磨問題，工作人員首先需要對抽汲參數(shù)進行合理的優(yōu)選。首先，如果油井的沉沒度相對較低，則需要將沖程作業(yè)的次數(shù)降低，加大注水井的注水力度，進而使得油井的沉沒度可以得到提升，以此消除油井的供液不足問題。如果油井的供液存在嚴重不足的問題，工作人員需要穩(wěn)定油井內(nèi)的動液面，對沉沒度進行合理的控制。如果油井的供液相對較為充分，為了提高生產(chǎn)效率和防止出現(xiàn)抽油機偏磨問題，工作人員需要將抽油機的沖程次數(shù)和沖程距離增加。一般情況下，當抽油機的運行參數(shù)降低時，抽油桿出現(xiàn)彎曲的概率將大大降低，對于沉沒度相對較低的油井而言，泵的充滿系數(shù)將會增加，抽油管的彈性變形就會得到恢復，抽油管和抽油桿之間的摩擦降低，兩者出現(xiàn)斷脫問題的概率將會大大降低。

3.2 采用電機變頻調(diào)速技術(shù)

采用電機變頻調(diào)速技術(shù)也是接近抽油機偏磨問題的重要措施，在使用該項技術(shù)以后，抽油桿在進行下沖程作業(yè)的過程中，電動機對于抽油桿的制動作用就會降低，抽油桿可以利用自身的重力進行下行作業(yè)，抽油桿和抽油管之間的摩擦力會進一步降低，此時不但可以實現(xiàn)節(jié)能的基本目標，還能有效防止出現(xiàn)偏磨問題。

3.3 加大桿管檢測力度

在抽油桿和抽油管使用一段時間以后，兩者必然會出現(xiàn)老化問題，其許用應力會嚴重下降，此時出現(xiàn)彎曲變形的可能性大大提高，在兩者變形以后不但會引發(fā)偏磨問題，還可能發(fā)生疲勞斷裂，這對于采油安全而言十分不利，因此，工作人員需要制定抽油管和抽油桿的檢測周期，定期對兩者進行全面的檢測，對于出現(xiàn)老化問題的部件需要立即進行更換，保障抽油桿和抽油管的許用應力處于合理的范圍內(nèi)。

3.4 清防蠟管理

在抽油管內(nèi)結(jié)蠟相對較少的前提下，抽油桿的活動將不會受到嚴重的限制，此時就不會出現(xiàn)嚴重的偏磨問題，同時，抽油管也不會受到結(jié)蠟引發(fā)的推擠力作用，事實上，完全防止抽油管內(nèi)出現(xiàn)結(jié)蠟問題并不現(xiàn)實，因此，對抽油管內(nèi)的結(jié)蠟進行清洗十分重要，目前最好的清洗技術(shù)為熱洗技術(shù)，因此，工作人員需要根據(jù)原油的成分和抽油機的運行情況，制定合理的熱洗周期，定期及時的對抽油管進行清洗，同時需要提高清洗質(zhì)量，進而防止抽油管內(nèi)的沉積蠟引發(fā)偏磨問題。

4 結(jié)論

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，抽油機的偏磨問題會對抽油機的安全運行產(chǎn)生嚴重的影響，抽油機的偏磨問題主要受到沉沒度因素、抽汲速度因素、油管結(jié)蠟因素以及聚合物濃度因素等多種因素的綜合影響，因此，工作人員需要采取抽汲參數(shù)優(yōu)選、采用電機變頻調(diào)速技術(shù)、加大桿管檢測力度、清防蠟管理等措施，全面消除抽油機偏磨問題，為油田的正常生產(chǎn)作業(yè)奠定基礎。