抽油井杆管偏磨分析与治理(1)

抽油井杆管偏磨分析与治理（1）【摘要】对抽油井杆管偏磨原因进行了分析，提出开展防偏磨成型工艺研究及应用液力采油工艺技术等解决对策。

【关键词】采油设备杆管偏磨治理措施

前言

油田高含水期开发，致使抽油生产中杆管偏磨问题非常突出。动液面的下降，抽油负荷的增大，抽油杆注、管柱的受力状况发生了较大的变化，下部抽油杆柱、管柱失稳弯曲造成偏磨。含水的升高，润滑状况恶化，抽汲介质的腐蚀，砂、聚合物结晶等磨粒的增加，也进一步加剧了抽油井偏磨。斜井、定向井偏磨问题更加突出。

一、偏磨原因与分析

抽油机井杆管偏磨主要有三个方面的原因造成，一是井斜造成油管弯曲而导致杆管偏磨。二是抽油杆柱在较大的轴向压力作用下导致杆管弯曲所造成偏磨。三是产出液的腐蚀性介质加剧了偏磨。具体来说：

（一）井斜

人为井斜。随着油田开发和钻井技术的不断发展，斜井、定向井越来越多。在造斜点附近，油管受井眼轨迹的影响产生弯曲。若抽油泵在造斜点以下，造斜点处抽油杆与油管必然产生摩擦，导致杆管磨损。

自然井斜。在钻井过程中，随着钻井深度的增加，钻头与井口的同心度出现偏差，井筒出现自然井斜，由此造成杆管磨损。

地层蠕变。开发地层段在地下高温、高压和地面注水的影响下，这种地层发生蠕变，形成对套管的挤压作用。这种压力在2000m以下井段中可达到190mpa以上，远远超过上覆地层岩石的压力，使原来较直的井眼轨迹发生变形成而弯曲。另外，疏松砂层，油藏地区出砂严重，引起地应力和局部变化所产生的挤压力，也会使井眼轨迹发生变形，从而造成油管弯曲变形，在采油过程中导致杆管偏磨。

（二）杆管弯曲

底部抽油杆弯曲。抽油杆弯曲产生于下冲程，期间，抽油杆主要受两个方面的作用力，一是自身在液体中向下的重力，再就是活塞下冲程时受到向上的阻力。阻力随着活塞直径、抽油杆在油管内的各种摩擦阻力、抽油泵冲次以及液体运动速度的变大而加大。两个方向的力的平衡点，即中性点，在中性点以上抽油杆呈拉伸状态，中性点以下的抽油杆受压而弯曲，使抽油杆与油管发生偏磨。

油管弯曲。抽油杆在上冲程时，游动凡尔关闭，活塞带动油管内介质上移。由于管内介质的重力、油管与管内介质和抽油杆的阻力作用，使抽油杆拉直，而油管在中性点以下产生弯曲，使杆管接触产生磨损。油管弯曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近，即中性点以下到泵的位置。

封箱器坐封。在多油层油井分层开发过程中，要使用封箱器将油层隔开，封箱器坐封需要一定的坐封力，坐封力会导致油管弯曲，坐封力越大油管弯曲越大，杆管偏磨也就越严重。

（三）井液介质影响

综合含水影响。当油井产出液的含水大于74.02%时，由油包水型转换为水包油型。此时，管杆壁失去了原油的保护作用，直接与产出水接触，腐蚀速度加快，同时，原有摩擦的润滑剂由原油变成产出水，管杆壁失去了原油的润滑作用，磨损速度加快。

腐蚀介质影响。对产出液中所含水的理化分析结果，酸性离子的存在，对抽油杆和油管产生较强的腐蚀作用，腐蚀和磨损的联合作用加速了抽油杆和油管的破坏。

同时，含砂量、油井结蜡、原油粘度也是造成偏磨的重要因素。

二、偏磨治理对策

（一）开展防偏磨成型工艺研究与应用

（1）加强基础研究，建立杆、管模拟实验室。对抽油杆柱，特别是泵上300—500米杆柱进行工况实测，修正防偏磨优化诊断软件，仿真抽油杆柱的运动状态，应用防偏磨配套技术，提高防偏磨技术应用成功率。

一是研究直井中抽油杆柱受力分析，特别是对高含水期杆柱所受的各种摩擦力和中和点以下螺旋弯曲机理的研究，分析抽油杆稳定性和形成螺旋弯曲的条件。

二是对于斜井要根据井身剖面数据进行拟合，考虑增加扶正器等工具后抽油杆的约束条件和井斜角、方位角的变化等边界条件后，建立全新的抽油杆柱三维受力模型，使理论杆管空间受力状态与实际更加吻合，研究抽油机杆系的运动与振动问题。

（2）转变磨损对象。抽油机抗磨副使抽油杆与油管的磨擦与磨损转变为抽油杆抗磨副自身的摩擦与磨损，可克服井身轨迹弯曲造成的杆管偏磨。其特点是：抗磨光杆强度高，安全可靠；抗磨光杆、抗磨滑套防腐耐磨寿命长，摩擦阻力小；采用可拆卸连接，抗磨扶正滑套磨损后能现场更换；防止损伤油管和抽油杆，减少上下行阻力，改善抽油机运行工况。

（3）完善应用抗磨副+下部加重+油管锚定的有杆泵防偏磨配套工艺。

（4）针对不同油藏、不同类型井，具体分析，采用分类治理办法，制定相应的技术对策，减少偏磨及成本。

（5）对采用有杆泵治理效果的油井进行工艺转向，实验应用小排量的电潜泵、螺杆泵、电潜螺杆泵以及水力喷射泵等其他工艺。

（6）开展腐蚀环境监测，对腐蚀问题进行评估，改善防腐蚀控制方案，开展防腐蚀研究与应用。

（二）应用液力采油工艺技术

由抽油机、地面动力系统、井下举升系统、液力反馈抽油系统及同心管柱系统组成的液力采油工艺，以抽油机作为动力，用液力反馈抽油系统进行采油，以液压传递方式代替抽油杆，由于其井筒内没有抽油杆运动件，应用于大斜度井、定向井采油，可以彻底解决有杆抽油系统的杆管偏磨。不仅如此，免修期长，不增加地面流程，电机功率和减速箱扭距也大大减少。

三、结束语

针对不同区块、不同类型井采取相应的防偏磨措施，探索推广、总结积累防偏磨经验，利于找出不同区块、不同类型井防偏磨的针对性措施，从而推动防偏磨技术发展，为油田原油生产服务。