抽油機(jī)井偏磨原因與治理對(duì)策分析

張海輝

摘要：抽油機(jī)采油作為一種傳統(tǒng)、技術(shù)成熟、適用范圍廣的采油技術(shù)，占據(jù)著原油開采領(lǐng)域絕對(duì)性的領(lǐng)導(dǎo)地位。然而，桿管偏磨現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，甚至造成桿管斷脫、漏失，縮短采出井免修期，增加維護(hù)費(fèi)用。隨油田開發(fā)程度的增加，尤其在油田開發(fā)中后期，桿管偏磨現(xiàn)象愈發(fā)明顯，因桿管偏磨造成的檢泵作業(yè)數(shù)量逐年增加，占維護(hù)成本半數(shù)以上，已成為增加檢泵率、降低免修期的主要因素，是各大油田中后期開發(fā)的主要限制性因素之一。為解決這一問題，文中對(duì)桿管偏磨的原理進(jìn)行了細(xì)致分析，并提出相應(yīng)的解決方案，為防偏磨措施的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);偏磨;對(duì)策

抽油機(jī)井桿管偏磨問題一直是影響抽油機(jī)正常工作運(yùn)行的主要因素，嚴(yán)重的情況可能造成抽油機(jī)井桿管斷裂，影響其正常生產(chǎn)運(yùn)行，給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)大部分油田已經(jīng)進(jìn)入了開采的中后期，抽油機(jī)井桿管偏磨情況越來越明顯，維修成本逐年升高，成了制約各大油田中后期發(fā)展的重要因素。

1.油井桿管偏磨的原因分析

1.1井身結(jié)構(gòu)

我國(guó)各大油田在采出井生產(chǎn)過程中，除了優(yōu)先選用垂直井外，還會(huì)不可避免的選用斜井，以確保原油產(chǎn)量及開采合理化。因油管與垂直方向保持了一定角度，在抽油桿自身重力的作用下，沿抽油桿的徑向方向?qū)τ凸軆?nèi)壁產(chǎn)生壓力。因壓力的存在，導(dǎo)致抽油桿接箍始終同油管內(nèi)壁相接觸，在抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的過程中，該接觸面的磨損程度會(huì)逐漸增大，一方面使抽油桿接箍外表面磨損直至斷裂失效，另一方面使油管內(nèi)壁造成磨損直至穿孔失效。除自然井斜外，還有部分采出井是由于地層運(yùn)動(dòng)使套管變形，進(jìn)而擠壓油管，使油管在垂直方向上發(fā)生一定程度的偏移，造成桿管偏磨

1.2抽油桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律

在抽油桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)引起桿管偏磨的過程中，“失穩(wěn)”為主要因素。當(dāng)抽油桿進(jìn)行下沖程運(yùn)動(dòng)時(shí)，在中和點(diǎn)上部的抽油桿重量由懸點(diǎn)承受，主要受拉力作用，抽油桿無彎曲變形;中和點(diǎn)之下的抽油桿因自身重力小于慣性力，當(dāng)抽油桿整體做下沖程運(yùn)動(dòng)時(shí)，中和點(diǎn)下部抽油桿繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，造成抽油桿彎曲，形成“失穩(wěn)”現(xiàn)象。抽油桿在不斷彎曲、恢復(fù)的過程中，改變了抽油桿的振動(dòng)頻率，使抽油桿易發(fā)生共振，加大了抽油桿的變形概率?！笆Х€(wěn)-共振”相互促進(jìn)，致使桿管偏磨的進(jìn)一步加劇?！笆Х€(wěn)”引發(fā)的偏磨為抽油機(jī)井的主要偏磨形式，亦是各油田的重點(diǎn)研究對(duì)象。

1.3泵徑

不同泵徑的抽油泵在油管內(nèi)所占據(jù)的空間是不一樣的，小泵徑的抽油泵柱塞底端截面積較小，受環(huán)空液柱所產(chǎn)生的壓力也較小，在運(yùn)動(dòng)過程中，抽油桿下端的柱塞與泵筒摩擦阻力小，中和點(diǎn)相比大泵徑的抽油泵要更低，抽油桿振動(dòng)小，發(fā)生“失穩(wěn)”偏磨的概率遠(yuǎn)低于大抽油泵。抽油泵柱塞與泵筒摩擦阻力隨抽油泵直徑的增加而增大，令抽油桿中和點(diǎn)的位置向井口方向上移，增加了中和點(diǎn)距抽油桿底端的長(zhǎng)度，使該部分易于彎曲，造成桿管偏磨概率的增加。

1.4泵掛深度

偏磨率隨泵掛深度的增加呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。泵掛深度增加后，井身結(jié)構(gòu)對(duì)采出井的影響愈發(fā)突出，井斜、地層運(yùn)動(dòng)等因素會(huì)增加套損及抽油桿、油管間相互摩擦的可能性，提升桿管偏磨的概率。此外，抽油桿的下行阻力會(huì)隨泵掛深度的增加而增大，使抽油桿在下沖程運(yùn)動(dòng)中和點(diǎn)上移、振動(dòng)加大、穩(wěn)定性變差，加劇了“失穩(wěn)”現(xiàn)象的發(fā)生概率。

1.5進(jìn)口回壓、井口盤根對(duì)抽油桿管偏磨的影響

基于抽油桿管的結(jié)構(gòu)特性，油井井口存在一定的回壓，在井口回壓的作用下，抽油懸點(diǎn)載荷力會(huì)逐漸增大，井口回壓與抽油桿的重力系數(shù)有著密切的聯(lián)系，井口回壓的增加，相當(dāng)于增加了抽油桿的重力，當(dāng)抽油桿的重力超出了規(guī)定的負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)造成泵的漏失，在井偏角的作用下，使得桿與管的摩擦力增大。井口盤根內(nèi)壓力過大，會(huì)使得盤根與光桿間摩擦系數(shù)增加，在上沖過程中，容易使抽油桿彎曲。

1.6井偏角對(duì)抽油桿管偏磨的影響

在鉆井過程中，我們要考慮各個(gè)方面的影響因素，要注意各個(gè)小環(huán)節(jié)的問題，比如井偏角，鉆井中的井偏角一般小于3°。自然彎曲與螺旋彎曲存在較大的差異性，螺旋彎曲一般是在油管柱下部受力較大時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，油管內(nèi)部的彎曲點(diǎn)會(huì)緊緊壓在套管內(nèi)壁上，使得內(nèi)部受力不均勻。在正式鉆井過程中，我們糾偏的次數(shù)比較多，所以彎曲點(diǎn)可能多個(gè)，抽油桿也必然與套管有多個(gè)點(diǎn)接觸。

2.采油機(jī)井桿管偏磨的解決對(duì)策

2.1旋轉(zhuǎn)技術(shù)

旋轉(zhuǎn)偏磨技術(shù)的主要原理就是抽油桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，利用專用裝置將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為抽油桿或者油管的旋轉(zhuǎn)能量，抽油桿在控制范圍內(nèi)每日旋轉(zhuǎn)3到5圈，油管在控制范圍內(nèi)每日旋轉(zhuǎn)4到6度，因此避免桿管出現(xiàn)較大的局部摩擦，使抽油桿或者油管出現(xiàn)脫斷、磨漏等，我們可以使用圓周摩擦代替桿管的單側(cè)摩擦，該技術(shù)通過在油田的不斷試驗(yàn)后取得了良好的效果，在一些沉沒度較低、泵掛深度較大的采出井中比較適用。

2.2選擇油井合理沉沒度

游梁式抽油裝置對(duì)沉沒度的標(biāo)準(zhǔn)比較高，在正式運(yùn)行之前，如果能夠確定好油井的沉沒度范圍，不僅可以有效提高裝置運(yùn)行效率，還可以降低桿管磨損度。沉沒度對(duì)抽油桿的運(yùn)行效率有著較大的影響，如果沉沒度過大，在游動(dòng)閥關(guān)閉后，內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生較大的吸入壓力，抽油桿受到上頂作用力產(chǎn)生桿彎曲，形成桿管偏磨，如果沖程固定閥處于關(guān)閉狀態(tài)，沉沒壓力就會(huì)增大，油管上下頂部受到的壓力較為直觀，這種內(nèi)壓力會(huì)迫使油管彎曲，造成桿管偏磨。若沉沒度過低，油管就會(huì)失去環(huán)空液體作用，振控制動(dòng)頻率就會(huì)增大，進(jìn)一步增大桿管偏磨，所以要合理控制油井沉沒度，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行合理的調(diào)控。

2.3控制好井偏角

下加重桿的主要作用就是可以使抽油桿的中和點(diǎn)下移，這樣就會(huì)在一定程度上降低桿的自然彎曲度，減緩偏磨效果明顯。安裝防偏磨扶正接箍和防偏磨扶正器對(duì)于預(yù)防抽油桿管偏磨都有一定的作用，市場(chǎng)存在的種類比較多：既有滾輪扶正器，也有軸承扶正器，不同的扶正器其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不同，扶正器的性能指標(biāo)受尺寸系數(shù)限制，所以我們一般采用高強(qiáng)度的合金鋼或者嚴(yán)格熱處理的扶正器，保證扶正器的整體強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。前面我們提高了鉆井過程中井偏角對(duì)抽油桿、油管偏磨的影響，所以我們要嚴(yán)格控制井偏角的變化系數(shù)，井偏角不能過大，防止改變桿管的受力狀態(tài)，擴(kuò)大桿管偏磨。

2.4改變熱洗井工作制度

為了進(jìn)一步降低桿柱運(yùn)動(dòng)摩阻，我們可以在油井環(huán)空的位置處添加大量的清蠟降粘劑，使出油通道中抽油桿與油管柱能夠維持在一個(gè)最佳穩(wěn)定的位置。可以增大桿管的尺寸，使采出液的流道通暢，避免因?yàn)橐后w粘度增大引起流動(dòng)阻力增加。

3.總結(jié)

針對(duì)于抽油桿管偏磨這一問題，我們需要從多個(gè)角度入手，采用多樣化的措施進(jìn)行解決，對(duì)油井情況進(jìn)行一個(gè)較為全面的分析，做好各個(gè)方面的對(duì)接工作。隨著我國(guó)石油開采進(jìn)度的加快，對(duì)各個(gè)方面的工藝要求也越來越高，對(duì)抽油桿管的運(yùn)用也更加頻繁，桿管偏磨問題愈加突出，為了石油開采的可持續(xù)性，相關(guān)人員要采用合適的防治措施規(guī)避此類問題。