杆管偏磨原因分析及治理

二、偏磨机理及影响因素分析
抽油杆是细长柔性杆，在杆柱上 存在一个中和点，中和点以上的杆柱 受拉力作用，不会产生屈曲；中和点 以下的杆柱受压，杆柱的重量与轴向 压力相平衡，当轴向压力增大到一定 程度时，抽油杆柱将在油管内产生屈 曲。绝大多数直井杆管偏磨的直接原 因是底部抽油杆柱在下行阻力的作用 下产生弯曲，导致杆管接触而产生偏 磨。
二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素 2、含水
表2 供液不足与含水情况统计
含水
50以下 51～60 61～70 71～80 81～90 91～100
井次
3
2
5
1
10
19
百分比
7.5
5
12.5
2.5
25
47.5
二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素
3、生产参数 主要是高冲次生产的井，冲次越高，运动中的
近几年新投的斜井多，偏磨问 4
题加剧；蒙古林的偏磨与隐蔽 2
斜井、三次采油注聚合物及产 出液有关；边采作业区的偏磨
0 哈南 蒙古林 锡林 边采 合作 淖尔
主要是隐蔽斜井造成的。
图 2 2008 偏磨井在各作业区的分布构成
二、偏磨机理及影响因素分析
杆管之间的偏磨在直井及斜井中（隐蔽斜井）都可能发生， 但其偏磨机理是不尽相同的，下面分别进行阐述。
一、全油田偏磨情况
40
35
30
25
20
15
10
10
5
3
0 2005年
36 33
23 20
15
8 偏磨井数 偏磨断脱井数
2006年
2007年
2008年
图1 近几年的杆管偏磨、断脱趋势
一、全油田偏磨情况
右图为 08年偏磨井数在各 12
作业区的分布，从中可以看出， 10
锡林、蒙古林、边采的偏磨井 8
所占比例高。锡林主要是由于 6
图3 抽油失稳弯曲示意图
二、偏磨机理及影响因素分析
㈡、斜井中的杆管偏磨机理 斜井主要是指井斜角大，水平位移大，或者方位角变
化大的井，在这类井中， 由于井眼的弯曲，导致了杆管的 自然接触，在运动过程中导致摩擦磨损，这就是斜井中杆 管偏磨机理。 与直井不同的是，在斜井中，由于井眼的弯 曲，抽油杆被迫随着井眼弯曲，在与油管作用的点或者面 上，会产生一个相对于油管的法向作用力，即为杆管间的 正压力，在这个力的作用下，杆管接触，在来回的运动中 产生磨损。
二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素 1、沉没度 对于 低沉没度井 ，由于液面低， 抽油杆下行过程中，柱塞接触到液面 的时间要比正常井长，因此产生的速 度、动量大，当接触到液面的瞬间， 速度、动量急剧下降，对抽油杆产生 一个巨大的反作用力，抽油杆因失稳 而弯曲，与油管接触摩擦而磨损，这 就是通常所说的“液击现象”。
杆管偏磨原因分析及治理对策 完善
汇报提纲
? 全油田偏磨情况 ? 偏磨机理及影响因素分析 ? 偏磨治理对策改进及其完善
一、全油田偏磨情况
截止目前，全油田共有抽油机井 1142口，开井 933口。在上述开 井中，地质上定义的斜井有 78口，而斜井是杆管偏磨的主要对象，此 外，由于油田开发已处于中后期，综合含水高，且多数油井供液能力 差，因此而导致的直井偏磨也同时存在。根据统计数据，全油田 2005 年发现偏磨井 10口；2006年为20口；2007年上升至 33口，其中有 15口 井造成检泵； 2008偏磨井进一步增加到 34口，造成检泵作业有 20口， 今年到目前已经发现偏磨井 34口。从以上情况来看，杆管偏磨问题越 来越突出， 已经是杆管断脱的一项主要原因 ，需要我们进一步加大研 究和治理力度，遏止杆管偏磨上升的势头。
㈠、直井中的杆管偏磨机理 直井主要指的是无明显井斜与方位角变化，水平位移小的井，
在理想状态下，井筒中抽油杆应是自然居中，与油管内壁无接触， 不会产生磨损。但在实际情况下，井下杆柱系统受力比较复杂， 在工作过程中抽油杆受到其自重、液柱压力、底部液体对柱塞向 上作用力、杆柱接箍承受的阻力、泵筒与柱塞内的摩擦力，在特 殊工况下还会存在液击力以及由此导致的振动力。在上述各种因 素的综合作用下，杆柱受压、弯曲、径向偏移导致偏磨。
震动载荷就越大，增加了杆管接触的可能性，如果发 生在供液不足的井上，会大大加剧杆管的磨损。
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二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素
4、抽油泵直径
泵径越大，柱塞与泵筒之间的摩擦力越大。抽油杆柱下端所受的
集中轴向压力逐渐增加，从而造成杆管偏磨。通过对偏磨井泵径统计
发现，偏磨井泵型多集中Φ 38及以上泵型，其中Φ 44泵型偏磨井次最
多，占50％。
表3 泵型与偏磨井次统计
泵型
Φ32mm Φ38mm Φ44mm Φ56mm
井次
2
14
20
4
百分比
5
35
50
10
二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素 5、井眼轨迹 部分井井眼轨迹无规则弯曲，方位角变化大，或者水平位 移大，造成严重偏磨。以太 27-35与林4-212X为例，太27-35井 为典型的隐蔽斜井，两年来因为偏磨造成了三次检泵作业。每 次起出的抽油杆都有不同程度的磨损，或部分、或全井段。林 4-212X井由于水平位移大，并且造斜位置靠上，投产后 4天就 造成井中的金属扶正器卡，损坏。
二、偏磨机理及影响因素分析
㈡、斜井中的杆管偏磨机理
图3 杆管在斜井中的状态
二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素 目前，大多数油田都存在杆管偏磨的现象，对于杆管偏磨的主
要影响因素的讨论也非常多，已经形成了一些共识性的东西，为 了更清楚地分析、掌握其主要影响因素， 2008年以来对所发现的 40口偏磨井的生产数据、工作制度（沉没度、含水、泵效、泵型、 生产参数等）进行统计分析，与偏磨的主要影响因素做对比验证， 寻找偏磨的共性特征，便于制定对策和完善配套工艺。
二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素 1、沉没度
表1 供液不足与偏磨井次统计
液面情况 井次
百分比
泵工作正常 12 30
供液不足 28 70
二、偏磨机理及影响因素分析
㈢、影响偏磨的主要因素 2、含水 这里主要指高含水阶段，由于在高含水阶段产出液的润滑性能差， 杆管间的摩擦系数大，同一接触压力下的磨损会更严重。另外高含水 阶段产出液的比重大，单位体积液体对柱塞的反作用力大，加剧了对 杆的冲击。为了验证此结论，对 40口井偏磨井含水级别进行了划分统 计，结果发现有 29口井含水在 81％～100％，占72.5％，印证了含水 也是影响偏磨的重要因素。