大斜度抽油機(jī)井防偏磨治理對(duì)策

張進(jìn) 李旭 王磊 李加偉

摘 要：灘海油田，油井水平位移大，大井斜度井、水平井居多，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隨著油田的不斷開發(fā)開采，中后期含水上升，導(dǎo)致抽油機(jī)井桿管偏磨日益加劇。通過(guò)對(duì)抽油機(jī)井上下沖程運(yùn)動(dòng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際偏磨位置，分析、總結(jié)并優(yōu)化耐磨內(nèi)襯油管及防腐防偏磨抽油桿的組合方式，制定了大斜度水平井的防偏磨治理對(duì)策，取得了較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：大斜度井;耐磨內(nèi)襯油管;防腐防偏磨抽油桿;桿管偏磨

1 前言

灘海油田，油藏埋層深，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有造斜點(diǎn)淺、井斜大、全角變化率大等特點(diǎn)，隨著中后期含水上升，桿管偏磨日益加劇，造成檢泵周期短，增加了作業(yè)成本。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)各大灘海油田防偏磨治理技術(shù)，主要探討了耐磨內(nèi)襯油管和防腐防偏磨抽油桿對(duì)桿管偏磨起到的重要作用，并針對(duì)偏磨井段分析，優(yōu)化桿管組合方式，延長(zhǎng)桿管使用周期，降低作業(yè)成本。

2 偏磨位置分析

偏磨位置主要發(fā)生在造斜點(diǎn)末端附近，約1100m左右，桿柱受井斜彎曲而與油管緊密接觸摩擦，該處桿管的偏磨是發(fā)生在上下兩個(gè)沖程的。

在下沖程過(guò)程中，造斜段本應(yīng)受拉力作用，但由于井斜因素彎曲，桿管時(shí)刻處于接觸摩擦狀態(tài)，并且末端位置是造斜段井斜最大點(diǎn)，從受力上分析，井斜越大，摩擦越嚴(yán)重。造斜段抽油桿的側(cè)向分力和軸向分力方向受井斜變化率的影響而時(shí)刻變化，造成桿柱下行受阻彎曲加劇偏磨;而穩(wěn)斜段，井斜角相同，側(cè)向分力和軸向分力同向疊加，桿柱有一定彎曲，程度也不大，存在應(yīng)力分消，故穩(wěn)斜段彎曲形態(tài)減緩，到了中性點(diǎn)位置，下部桿柱受壓再次發(fā)生螺旋彎曲偏磨。

在上沖程過(guò)程中，造斜段的桿柱受井斜影響仍處于復(fù)雜彎曲狀態(tài)，井斜越大，彎曲程度越大，磨損越嚴(yán)重。

因此可以看出，造斜段偏磨發(fā)生在上、下沖程過(guò)程中，中性點(diǎn)及下部桿柱偏磨主要發(fā)生在下沖程過(guò)程中。造斜段井斜越小，越靠近井口，偏磨程度相對(duì)越低。

3 現(xiàn)場(chǎng)偏磨規(guī)律總結(jié)

統(tǒng)計(jì)了近3年桿管偏磨造成的檢泵井60口，制散點(diǎn)圖，總結(jié)規(guī)律發(fā)現(xiàn)：偏磨位置主要集中在2個(gè)位置，一是造斜段末端約1100m上下，二是中性點(diǎn)上下，因泵深不同，液面不同，中性點(diǎn)位置約1600-1800之間。

可以看出，900m至井口井段，采用斜井桿后，偏磨并不嚴(yán)重，一是有斜井桿扶正，減少桿管的接觸面積，二是該井段處于上部受拉應(yīng)力作用為主。

斜井桿加密了扶正器，扶正效果較好，可以全井使用斜井桿防偏磨。通過(guò)試驗(yàn)了5口井，全井使用斜井桿防偏磨，效果并不好，存在扶正器磨平或油管磨漏現(xiàn)象。分析原因主要是：全井使用斜井桿防止桿柱螺旋彎曲，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)力分消，必然存在一個(gè)點(diǎn)，整體桿柱的應(yīng)力集中在此，加劇偏磨。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查桿管磨損程度，及偏磨位置，也證實(shí)了0-900造斜井段，采用斜井桿后偏磨并不嚴(yán)重，而末端，最大井斜處附近偏磨嚴(yán)重。

4 優(yōu)化組合內(nèi)襯油管設(shè)計(jì)方案

4.1 設(shè)計(jì)目的

全井使用Φ73mm內(nèi)襯油管，平均長(zhǎng)度1900m，成本較高，需減少內(nèi)襯油管長(zhǎng)度。

4.2 第一階段

方案：采用小直徑MC防磨蝕接箍，在普通油管+Φ73mm內(nèi)襯油管連接過(guò)渡處扶正，可從中性點(diǎn)上200m開始采用內(nèi)襯油管，平均節(jié)約內(nèi)襯油管1100m。或從造斜段末端過(guò)渡使用，平均節(jié)約700m。

效果：在造斜段附近、或MC防磨蝕接箍處磨損嚴(yán)重，應(yīng)用了10口井，影響檢泵周期，取消了該方案。

4.3 第二階段

通過(guò)多年的現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)、偏磨位置規(guī)律總結(jié)，桿柱受力分析，為了進(jìn)一步節(jié)約內(nèi)襯油管使用成本，優(yōu)化方案。

局限性：受泵掛深度、生產(chǎn)過(guò)程中的動(dòng)液面變化、含水變化、生產(chǎn)參數(shù)變化等多方面影響，一口井是在中性點(diǎn)附近偏磨，還是在造斜段末端偏磨，在不同生產(chǎn)階段均都有可能。

優(yōu)化方案：故為了延長(zhǎng)桿管使用壽命，從造斜點(diǎn)末端（約1100m）上下100m開始使用內(nèi)襯油管，但是斜井桿扶正器或25mm桿接箍無(wú)法進(jìn)入Φ73mm內(nèi)襯油管，故該處設(shè)計(jì)內(nèi)徑65mm的Φ89mm內(nèi)襯油管100m過(guò)渡。從而既解決了成本高的問題，又有效地延長(zhǎng)了桿管偏磨周期。

4.4 組合內(nèi)襯油管效果

通過(guò)優(yōu)化，提出了Φ89mm內(nèi)襯油管的需求加工，開始試驗(yàn)了10口井，未出現(xiàn)異常，后續(xù)推廣應(yīng)用，目前已形成了組合式內(nèi)襯油管的設(shè)計(jì)方案。內(nèi)襯油管的應(yīng)用有效解決桿管偏磨的問題，目前抽油機(jī)井60%已是內(nèi)襯油管，在不改變舉升方式情況下并可重復(fù)利用，有效延長(zhǎng)了檢泵周期400余天。

5 防腐防偏磨抽油桿設(shè)計(jì)與應(yīng)用

根據(jù)耐磨內(nèi)襯油管的啟發(fā)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了防腐防偏磨抽油桿，采用一種高溫高壓擠塑工藝，將耐磨損不結(jié)垢防腐蝕的超高分子量（150萬(wàn)以上）高密度聚乙烯，共擠在經(jīng)過(guò)非金屬離子高溫滲透工藝處理的抽油桿桿體表面。

防腐防偏磨抽油桿的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)Φ57mm以上管式泵和桿式抽油泵的應(yīng)用，這兩種類型的抽油泵受泵徑和泵結(jié)構(gòu)限制無(wú)法通過(guò)Φ73mm內(nèi)襯油管，而此兩種泵型主要用于含水上升油井提液和高含水井吞吐，隨著含水上升，增大了桿管之間的摩擦系數(shù)，更加劇了桿管偏磨。而防腐防偏磨抽油桿在鋼制抽油桿上套裝一層超高分子量高密度聚乙烯材料，將鋼制抽油桿桿體和油管內(nèi)壁的摩擦，變換成超高材料與油管內(nèi)壁之間的摩擦，具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫、重復(fù)利用的特點(diǎn)，從而解決了造斜段和中性點(diǎn)下部桿柱偏磨嚴(yán)重的問題，有效延長(zhǎng)檢泵周期。

6 結(jié)論

①隨著井斜越大、泵掛越深、含水越高，桿管偏磨問題加劇;②耐磨內(nèi)襯油管可有效解決桿管偏磨問題，但優(yōu)化組合式耐磨內(nèi)襯油管既能大幅度節(jié)約成本，又能有效延長(zhǎng)檢泵周期;③防腐防偏磨桿的設(shè)計(jì)有效解決了大泵提液、桿式泵吞吐井偏磨嚴(yán)重的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅英俊，萬(wàn)仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社， 2012：112-256.

[2]趙洪基，李洪山.斜井抽油桿柱組合設(shè)計(jì)方法研究[J].鉆采工藝，1999（1）.

[3]陳治軍，呂瑞典.大斜度井有桿泵抽油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].石油鉆采工藝，2003（6）.

[4]何更生.油層物理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

作者簡(jiǎn)介：

張進(jìn)（1986- ），男，工程師，湖北省襄陽(yáng)市，2009年7月畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè)，本科學(xué)歷，現(xiàn)在中國(guó)石油冀東油田公司南堡作業(yè)區(qū)從事油田開發(fā)生產(chǎn)工作。