关于加强油井管杆偏磨原因及防治的分析

关于加强油井管杆偏磨原因及防治的分析
发布时间：2023-01-15T07:23:30.314Z 来源：《工程管理前沿》2022年8月16期作者：耿旭[导读] 随着油田不断深入开发，综合含水逐渐上升，油井的偏磨、腐蚀等情况不断加剧。

有杆泵油井生产过程中，由于井身结构限制、管柱失稳和管杆弹性变形、产出液性质影响等因素，造成抽油杆与油管之间总是存在接触磨损现象耿旭
大庆油田第三采油厂第八作业区注采807班摘要：随着油田不断深入开发，综合含水逐渐上升，油井的偏磨、腐蚀等情况不断加剧。

有杆泵油井生产过程中，由于井身结构限制、管柱失稳和管杆弹性变形、产出液性质影响等因素，造成抽油杆与油管之间总是存在接触磨损现象，导致油井油管磨损漏失、抽油杆
磨损断脱等问题，严重影响油井检泵周期。

本文就加强油井管杆偏磨原因及预防进行论述。

关键词：管杆偏磨防治措施重要性引言：
管杆偏磨是大部分油田普遍存在的问题，特别是采用了注水等增产措施后，偏磨情况更是日趋严重，根据抽油机井管杆偏磨的一手资料，借助抽油杆受力分析结果，全面地分析抽油机井出现管杆偏磨的机理，提出切实可行的防治措施；对于减缓井下设备损坏，降低了检泵工作量和管杆更换成本，提高开发效益意义重大，管杆偏磨是大部分油田普遍存在的问题，特别是采用了注水、增产措施后，偏磨情况更是日趋严重，根据抽油机井管杆偏磨的一手资料，借助抽油杆受力分析结果，全面地分析抽油机井出现管杆偏磨的机理，提出切实可行的防治措施；对于减缓井下设备损坏，降低了检泵工作量和管杆更换成本，提高开发效益意义重大。

所以针对此问题，我们就加大研究的力度，从而较少或者避免发生油田偏磨的情况，从而有效的保证抽油杆的寿命，增加石油的开采量，促进油田采油目标的实现。

一、抽油杆与油管偏磨损伤机理：
偏磨损伤的成因是抽油机与油管之间发生相对运动，相对运动在抽油杆与油管接触面产生的接触应力大于油管与抽油杆的表面接触疲劳程度，从而导致接触面的损耗，接触应力越大，油管与抽油杆的损耗越快。

损耗的直接结果是导致油管裂缝或抽油杆接箍或抽油杆脱落。

治理管杆偏磨损伤的核心是如何减小油管与抽油杆表面的接触应力，减缓管杆磨损的速度。

二、抽油杆偏磨特点
1.通常在抽油井的偏磨井段抽油杆接箍位置会发生偏磨问题，但只存在较少的本体偏磨问题，在该位置偏磨严重的一般油管也会出现磨损故障；
2.在泵挂深度距离加深的同时，偏磨井数所占比例也会相应增加；
3.根据偏磨外观表现，油管通常为内壁形成一条与轴心平行的凹槽，严重时则出现磨穿；而抽油杆通常为本体或接箍的单侧出现磨平，严重时抽油杆的螺纹消失；
4.在抽油杆偏磨问题较多的油井内其抽汲参数也相对较高；
5.观察偏磨的深度距离状况，可以发现油管柱与抽油管柱的偏磨问题多发生在管柱及杆柱的中下位置，且通常在泵以上的800m范围以内；
6.对于井液含水超过75%的油井，其出现杆、柱偏磨问题的概率通常都比较高，且随着井斜度及井深的加大，套管井段含有拐点的油井其偏磨问题会更为严重；
7.根据沉没度分布规律，偏磨井大多为低沉没度油井。

三、管杆偏磨原因分析
1.井眼弯曲或套管弯曲变形的影响
由于钻井过程中设备或技术因素或其他原因，使井眼轨迹产生偏斜，井眼轨道产生造斜点，导致油管、抽油杆在井筒中弯曲。

抽油杆与油管内壁接触，在上下冲程运移过程中，油杆与油管某一部位发生摩擦，产生管杆偏磨，造成管杆线状损坏。

2.工作载荷的影响
抽油杆下冲程时，抽油杆及液柱对悬点位置产生一个向下的拉力。

另外，抽油杆柱下行时前半冲程的惯性力、摩擦力均向上，抽油杆在油管内的各种摩擦阻力、随着冲次及液体运动粘度的增加而增大，因此，下冲程中在这些力的联合作用下抽油杆受压而纵向弯曲，导致抽油杆贴在油管内壁上，产生管杆偏磨。

影响工作载荷的因素有：（1）结蜡的影响。

当井下结蜡严重，导致抽油杆蜡卡、上下行阻力变大，使载荷增加。

抽油杆下行时与油管间产生严重磨擦，造成杆管的偏磨。

（2）含水率的影响。

油井含水率高时，悬点载荷加，减少了管杆间的润滑，导致杆与管偏磨加剧。

3.生产参数的影响
在油田开发中，应该是在保证产量的前提下，以获得最高泵效为原则，而现实中则是为了提高产量，常常将生产参数（冲程、冲次）调到最大，也就是长冲程、高冲次，而事实上在增加产量的同时也加剧了管杆偏磨。

抽油机冲程越长偏磨部位也就越大；冲次越高，相同工作时间内偏磨的频率就越高。

由此，加剧了抽油杆管的磨损，缩短了寿命。

实际生产中由于各种原因抽油杆往往滞后于驴头的运动速度，使抽油杆处于受压状态，容易产生弯曲变形，变形的抽油杆与油管接触摩擦造成偏磨损伤。

4.油管变形的影响
在有杆泵采油过程中，上冲程时，游动凡尔关闭，固定凡尔打开，液柱负荷加在抽油杆上，油管本身发生收缩；下冲程时，固定凡尔关闭，游动凡尔打开，油管中的液柱载荷转移到油管上，使油管发生伸长，这样就造成油管在上下冲程过程中，受到交变的液柱重力，使油管产生伸缩变形，导致偏磨。

5.井液中腐蚀介质的影响
抽油杆、管在油液介质中工作，受到各种成分的作用，也会导致腐蚀偏磨。

在油田开发后期，原油含水率较高，这样就会使抽油机悬点载荷增大，杆管间的润滑作用大为减少，杆管磨损加剧。

而磨损产生新的创面，由于井筒内含有硫化氢及其它腐蚀介质，使磨损部位进一步腐蚀，而降低了管杆的强度，这样不断反复，导致了油管和抽油杆过早损坏。

6.作业施工质量的影响
作业区平均每年因作业质量不合格而导致返工的油井约5井次，其中主要原因是现场监督不到位，作业队不按设计施工，造成施工质量差，开井时间不长就倒井。

四、偏磨的防治措施
1.减少井眼偏斜的影响
井眼轨迹偏斜对抽油杆、油管偏磨影响较大，它能够改变杆管的受力状态，增加偏磨。

因此在采油生产中，对井眼偏斜或由于地层蠕动导致套管变形影响严重的井，采用电泵或螺杆泵等其他的无杆泵采油方式，杜绝管杆偏磨现象。

2.稳定正常工作载荷
由于井筒结蜡造成蜡卡或抽油杆上下行受阻，使载荷增加，加剧杆管偏磨。

因此，对结蜡严重的井制定合理的热洗、加药周期，并定期冲管线，加强点炉升温，降低井口回压，稳定工作载荷。

3.选择合理的工作参数
在保持产量不变的的情况下，由短冲程、快冲次改成长冲程、慢冲次，降低相同时间内的偏磨频率，以达到延长油管和抽油杆使用寿命的目的。

4.实施配套防偏工艺
4.1在抽油杆或油管弯曲变形处安装防偏磨副、防偏磨扶正器，并使用加重杆，对油管起到保护作用，减缓管杆偏磨速度。

4.2通过锚定装置，将油管锚定，避免了油管的自然弯曲和抽油机运行时油管的蠕动，减少管杆偏磨、提高泵效。

4.3通过应用旋转井口带动井下油管不停的转动，不断改变管杆摩擦位置，使管杆均匀磨擦，延长管杆的使用寿命，延长检泵周期。

4.4加强现场监督质量，对施工进度、工序、井下工具的使用与更换情况进行全面监督，以保证施工程序符合设计要求，确保油井能正常生产。

五、结束语
管杆偏磨是采油生产中普遍存在的问题，通过现场跟踪分析，发现影响偏磨的因素主要是井眼偏斜、工作载荷、生产参数、油管变形、井液介质、及作业质量等六方面，因此通过实施防偏磨措施，加强管理，取得了较好的效果。

通过以上各种措施，有效降低了因管杆偏磨导致的作业井次，大大延长了油井免修期，有力地保证了原油生产任务的顺利完成。

参考文献：
[1]李子丰油气井杆管柱力学 1996
[2]赵子刚.陈会军抽油杆管偏磨机理与防治 [期刊论文] -大庆石油地质与开发2000(03)
[3]李建国;机采井管杆磨损机理研究与对策[D];中国石油大学;2007年
[4]姜学明，李泉美.失稳共振对管杆偏磨断脱的影响及防治对策［J］.钻采工艺，2002。