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标题

油井偏磨机理分析及治理研究

范文

王海红　李颖

摘要：在充分认识抽油机井偏磨特征及现状的基础上，分别从抽油工艺特性和应用工程力学理论两方面对偏磨机理进行了定性和定量两方面的探讨，对河口采油厂抽油机井管、杆偏磨问题和现有的防偏磨工艺技术进行分析，提出充分利用目前的管柱锚定、底部加重、杆柱扶正、旋转等工具，和工艺配套技术，实施有效配套，进行综合治理，并重点针对河口采油四矿油井偏磨治理的实际效果进行了评价。

主题词：偏磨；失稳；锚定；加重杆；扶正

前言

抽油机采油是石油工业传统而占主导地位的人工举升采油方式。河口采油廠油井开井总数在1750口左右，其中抽油机井开井数在1350口左右，约占总开井数的75%，产油量占总产量的78—80%左右。根据技术调查资料，采油厂范围内偏磨井447口，占抽油机井开井数的33.1%，为改善河口采油厂抽油机井采油管柱的偏磨状况，有必要研究采油管柱的偏磨机理，从而采取针对性措施进行治理，以便延长采油管柱的有效工作寿命，降低作业和管、杆报废的损失，提高河口采油厂的开发经济效益。下面笔者将重点以河口采油厂采油四矿的油井为例，开展油井偏磨机理分析及治理研究。

1偏磨机理分析

1.1油井井身结构的约束引起管杆变形，造成弯曲偏磨损伤。抽油杆柱下部十分容易出现屈曲而发生失稳弯曲，所以下冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦所造成的偏磨损伤也是必然的和客观存在的。此时这种相互接触摩擦所造成的偏磨损伤随泵深的增加、含水的上升（矿化度增高）、沉没度的降低、生产参数（冲次偏高）、管柱的原始压缩弯曲等因素同样还越来越严重。

1.2抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性。定向斜井造斜点以及斜井段油管抽油杆偏磨是客观存在的，同时也是必然的，且又人为增加了管杆偏磨程度。①管、杆间的半干磨擦引起管杆早期磨损，磨损增大腐蚀速度；腐蚀加剧磨损速度，是抽油杆本体早期疲劳断裂和接箍断裂及油管磨损报废的主要原因。②管、杆间的半干磨擦增大了抽油杆的负荷和马力，特别是增大了抽油杆交变应力幅度，应力作用下抽油杆早期疲劳断裂。③管、杆间的半干磨擦带来深井泵泵筒内的柱塞翘曲会加剧泵的磨损，特别是柱塞下部，是深井泵柱塞、泵筒工作短期拉伤的重要原因。④管、杆间的半干弯曲磨擦引起柱塞的有效冲程损失，降低泵效；油管弹性弯曲引起油管丝扣间隙加大，造成漏失加剧。

1.3生产参数不合理是管杆偏磨严重不可忽视的重要因素之一。抽油杆下行受到井液的阻尼作用和管杆以及柱塞与泵筒的半干摩擦阻力，相当一部分抽油杆滞后于驴头的运动速度，特别是中和点以下的抽油杆几乎全部处于受压状态，容易产生失稳弯曲变形和横弯曲变形，变形的抽油杆与油管发生接触摩擦偏磨损伤，如果生产参数不合理，特别是采取高冲次，将加剧失稳弯曲变形和横弯曲变形偏磨的频率以及偏磨的严重性。

1.4 管柱结构不合理以及配套工艺不完善也是管杆偏磨严重不可忽视的重要因素之一。管柱的结构与油管抽油杆的约束条件是矛盾的，管杆均无法完全处于自由状态，因抽油机井采油工艺特性决定了油管抽油杆在工作过程中必然产生变形，所以偏磨是必然的和客观存在的，如果管柱未采取其他（如张力锚定、杆柱扶正等）防护措施，变形的抽油杆与油管发生接触摩擦偏磨损伤将是严重的。

1.5杆柱组合以及匹配工艺不合理同样是管杆偏磨严重不可忽视的重要因素之一。不同的抽油杆柱组合其自身的截面参数不同，抽油杆柱的受压失稳程度和横向弯曲的程度以及杆柱的中和点发生相应的变化不同，引起的抽油杆受力状态也不同，从而带来变形程度的不同，抽油杆柱的匹配强度基本上已经决定了抽油杆必须是上大下小，处于中和点以下的底部较细的抽油杆容易发生失稳弯曲变形，接触摩擦偏磨损伤不可避免。

1.6 井液介质和水力参数的“辅助”作用加剧了管杆严重偏磨。井液介质具有腐蚀性，偏磨磨损增大腐蚀速度；腐蚀加剧磨损程度.随着全国各大油田相继进入高含水开采期，不但井液的含水增加，粘度在提高，含蜡量在提高，比重也在增加，泵挂在加深，管杆接触面的润滑系数也在大幅度地降低，上行载荷明显增加，下行阻力无形加大，在增加抽油机驴头载荷的同时，也改变了抽油杆的受力状况和变形程度，致使管杆接触摩擦偏磨损伤与开采初期和低含水期相比越来越严重.

2 偏磨配套工艺优选方向

采取（从井口到深井泵的管杆）整体配套，实施综合治理。首先是管柱实施机械张力锚定，实现有效锚定。避免油管弹性弯曲造成的油管、抽油杆偏磨损伤；其次是杆柱底部采取扶正加重。减轻杆柱受压弯曲程度以及杆柱中和点下移，实现降低偏磨损伤；然后杆柱底部再采取扶正防止失稳弯曲。避免油管、抽油杆偏磨损伤；管柱井口旋转达到均匀磨损。优化工艺配套设计和生产参数，在充分利用抽油机能力的同时，优化管柱及杆柱组合，采取长冲程、慢冲次，降低偏磨损伤。

3 实施综合配套，实现有效治理

3.1管柱锚定。首选机械预张力锚定。根据不同井况目前基本上固定采用两种工具实现两种工艺目的。一是（不用定期热洗井的）普通情况下SSJ-115倒拉机械预张力锚定；二是结蜡、油稠等需定期热洗井下XS-115洗井油层保护器，不但管柱可以实现预张力锚定，还解决了很多漏失井、结蜡井、稠油井的热洗问题，且大大缩短了洗井后的排水时间。

3.2 杆柱底部扶正加重。直接采用φ42mm加重杆和利用φ25mm抽油杆改制的变径加重杆实现底部扶正加重工艺普遍采用现有的尼龙扶正器实现杆柱扶正。可根据不同的井况和泵径以及泵深采取不同的底部加重然后根据不同的井况和泵径以及泵深采取抽油杆下部扶正，扶正长度（包括加重杆）共计400m-450m

3.3管柱旋转。实现管柱旋转必须放弃对降低偏磨具有重要作用的管柱张力锚定，因为锚定后管柱不能旋转，为管柱旋转就必须放弃管柱锚定。加上现场使用中井口油管旋转器故障频繁。优先采用锚定工艺。在个别无法实现管柱锚定作业井和个别定向斜井采用。

3.4管柱更换。根据采油厂油管修复线工艺实际检测能力，目前基本上采取存在偏磨问题的油管、抽油杆全部更换，回收后由生产准备大队按标准检测修复，解决‘木桶效应。

3.5设计优化。抽油机井的管柱、杆柱、生产参数全部实现优化设计

4 防偏磨综合治理效果

治理重点偏磨油井35井次，其中下自动扶正抽油装置19井次，下抗磨副2井次，下强磁防腊杆4井次，深抽、高强度杆等综合治理10井次。统计检泵周期小于100天且已经治理的偏磨油井有18口，平均前检泵周期延长107天，治理后检泵周期已经达到185天。下渗氮油管、扶正器、镀铬接箍、加重杆等综合治理16井次，旋转井口4井次，下双向接管箍1井次，治理井效果观察。

参考文献

1、万仁溥、罗英俊主编·采油技术手册（修订本）·石油工业出版社·1994

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