抽油机井杆管偏磨分析及防治

抽油机井杆管偏磨分析及防治

中图分类号：te933

摘要：由于多年的强注强采抽油机井下管杆偏磨严重、管杆断脱事故增多，本文针对抽油井井况和井下管杆偏磨原因及特征，通过对管杆偏磨机理及几种防偏工具的分析，按偏磨类型，分别提出了综合配套治理方案。

主题词：抽油杆管、偏磨防偏磨

在有杆抽油机的所有部件中，抽油杆是整个系统的薄弱环节。一旦它在工作中出现断脱故障，将迫使油井停产，进行维修。根据有关文献的统计结果，大庆油田抽油机平均每年因抽油杆断脱故障进行修井检泵的井次占修井检泵总次数的12%以上。

1 杆管偏磨机理

造成杆管偏磨的原因主要有含水率、油井生产参数、沉没度及杆、管材质、腐蚀等多个方面。

1.1 油井生产参数对管杆偏磨的影响

在抽油机井生产过程中，冲程、冲次、杆柱组合等参数选择合适时，理想状态下抽油杆的全部重量应该加载到抽油机驴头上，抽油杆行进速度与驴头速度同步，抽油杆柱始终处于拉伸状态。事实上，抽油杆柱受井液阻尼作用和各类摩擦力及杆柱组合不合理造成的

杆柱受力状态不同，相当一部分抽油杆滞后于驴头的运行速度，特别是采取高冲次，将加剧弯曲变形的程度和接触频率，从而加剧了杆管的偏磨。

上冲程时：液柱载荷由油管转移到抽油杆上，中和点以下的这一段油管因卸载而发生弹性收缩产生螺旋弯曲，所以上冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦造成偏磨损伤，这种相互接触摩擦不但增加了抽油机光杆载荷，抽油杆接箍通过油管接箍时还会产生强烈的震荡，随着产生振动载荷的同时又增加了抽油杆上行时对油管的侧向压力，这种侧向压力不但增加了上行的摩擦阻力，还加剧了管杆的偏磨损伤。

下冲程时：液柱载荷由抽油杆转移到油管上，抽油杆卸载发生弹性收缩产生螺旋弯曲，继续下行时将受到柱塞与泵筒间磨擦阻力及液流通过柱塞产生的阻力和井液产生的对抽油杆的浮力，这些阻力均比杆柱底部第一根抽油杆的临界载荷值大得多，因此抽油杆柱下部容易出现屈曲而发生失稳弯曲，导致下冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦。

1.2沉没度对管杆偏磨的影响

低含水油井在低沉没度条件下运行时，由于气体的缓冲作用，泵内一般不会产生液击；高含水油井在低沉没度条件下运行时，抽油泵供液不足，由于泵内无气体或很少气体缓冲，柱塞在和液面接触瞬间将产生液击，从而加剧了抽油杆柱的振动，降低了抽油杆柱的轴向分布力，即降低了杆管产生偏磨的临界轴向压力，杆管易产生偏磨。

高含水、低沉没度是导致杆管偏磨的主要因素，高含水是导致杆管偏磨速度加快的主要原因。高含水抽油机井在低沉没度条件运行

时，抽油泵严重供液不足而产生液击，从而加剧了抽油杆柱振动，降低了抽油机悬点最小载荷，从而降低了抽油杆柱的轴向分布力与杆管产生偏磨的临界轴向压力，加大了下冲程时抽油杆柱下部受压段的长度，容易造成抽油杆柱屈曲而导致杆管偏磨，高含水加快杆管磨擦，磨损速度，因此高含水井杆管容易偏磨。

1.3 杆、管材质、腐蚀影响

由于油井含水上升，井筒内液体由油包水型转换为水包油型，管、杆表面失去了原油的润滑作用，地层水矿化度高，特别是富含二氧化碳或硫化氢气体的油田，地层水呈弱酸性，对油管、杆腐蚀严重，破坏了杆、管表面的光滑度，变得粗糙，加重了磨损，油杆、管材质耐腐蚀性和强度不够好，表面易于腐蚀、耐磨性能差。

1.4 其它影响

聚合物驱采出井，采出油粘度大，泵活塞、抽油杆柱下行过程中所受的阻力大增，造成下部抽油杆柱螺旋弯曲加剧，使偏磨更严重。聚合物溶液对抽油杆柱产生的法向力和下行阻力双重作用导致管杆偏磨。油井井口回压将对悬点载荷产生附加的载荷，其性质相当于油管内液体产生的载荷。在抽油机运动时，上冲程增加悬点载荷，在井斜角的共同作用下，会导致杆管偏磨加剧。下冲程使抽油杆底部受到向上的液压力增大，中性点上移，也会导致杆管偏磨。含水率对管杆偏磨的影响是多方面的。首先，含水率上升后，混合液密度增大，使抽油机悬点载荷增大，其次，泵出口压力增大，抽油杆底部受到向上的液压力增大，增加了抽油杆失稳弯曲的力。

杆管的弹性变形加剧，加速了杆管的偏磨。原油含水率低时管与杆的摩擦面形成良好的油润滑；而原油含水率高时，两个摩擦面处于水润滑状态，摩擦系数增大，大大增加了两个表面的摩擦阻力，从而加快了表面的磨损。另外在含水量大量增加的同时，也出现了其他化学物质含量过高的特点，即矿化度、clˉ、h2s等含量过高。产出液中这些化学物质的大量增加，导致了抽油杆和油管等金属物质发生化学腐蚀的速度大大增加，最终导致了抽油杆以及油管的腐蚀失效，加剧油井的杆管偏磨。

2 杆管偏磨的防治

防偏磨原理主要是优化生产参数、选择合理的沉没度、改善杆、管材质、下入扶正器等防偏工具、改变热洗工作制度等。

2.1 优化生产参数

由于冲程、冲次对液流通过游动阀产生的下行阻力有较大影响，在确保泵效、产液量不受影响的前提下，对抽油机井按长冲程、慢冲次、大泵径的抽油参数进行匹配，并上提泵挂，减轻载荷，减少偏磨频次，减弱偏磨程度。井口旋转具有结构简单、操作容易的特点。该装置可以通过地面人力转动来改变油管与抽油杆的偏磨面，使磨损面均匀分布，从而达到延长油管使用寿命的目的。它与管柱锚定不能同时使用。

2.2 选择合理的沉没度

对机采井来说，沉没度是一个重要的生产参数确定合理的沉没度不仅提高泵效，节约电能，还可以减轻管杆之间的偏磨。若沉没度

过小，必然导致井底流压低，液体进泵能力差，会出现供液不足的现象由于泵的充满程度差，使得泵的柱塞与液面之间存在液击现象。从而进一步增加抽油杆的下行阻力，易发生偏磨。

2.3 改善杆、管材质

利用强度高、耐腐蚀、耐磨损的优质钢材，并对油管内壁、抽油杆及接箍外壁表层处理，增加光滑度，

2.4下入扶正器等防偏工具

在抽油杆底部加加重杆，可使抽油杆杆柱中性点下移，杆受压弯曲减小，对减缓偏磨有一定效果。改善抽油杆材质，提高其强度，增强其耐磨和抗腐蚀性也能取得一定效果。在偏磨井段的抽油杆本体上，安装一定数量的特制扶正器，使扶正器与油管内壁优先接触，减少杆接箍与油管内壁的接触，从而减轻偏磨程度，延长使用寿命在下放扶正器和抗摩副时应确定合理的下放位置，连续杆的防偏磨效果好于普通抽油杆。

2.5改变热洗工作制度，保证出油通道畅通

当采油井见聚合物后，应缩短热洗周期，并增加热洗时间，以洗净井内残留聚合物、油、蜡等物，减少杆柱摩阻。为了降低杆柱运动摩阻，可向油井环空中加入清蜡降粘剂，保证出油通道中抽油杆柱与油管柱的匹配为最佳位置。保证聚驱采出液的流通通道畅通，防止因液体粘性增大而增加流动阻力。

另外采用改变采油方式、加强对作业油井的现场监控等其它措施，偏磨的直接表现是杆管接触，在具备条件的油田，利用无杆采