油井防偏磨技术

泵挂大于1500米的 偏磨井占同泵挂深度 井的37.7%，比例最高
占同类抽油机井比例 占偏磨井比例
40
35
30
31
25
20
20
15
10
5
0
500-1000
31 20
1000-1500
3377.7 〉1500
冲次越高，偏磨越严重
孤东采油厂冲次对偏磨统计表
年度
6次以下
6-9次
9次-12次
井 占偏磨油井 占同冲次油 井 占偏磨油井 占同冲次油 井 占偏磨油井 占同冲次油 数 百分数，％ 井百分数，% 数 百分数，％ 井百分数，% 数 百分数，％ 井百分数，%
产出液腐蚀介质加剧管杆偏磨
含水率60-70%
油包水型
水包油型
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
286
200
0 <50%
偏磨井数
481 50-80%
68%
1651
>80%
1400 1200 1000 800 600 400 278 200
0 <5000
偏磨井数
55%
1348
399
防磨防腐等径泵参数表
规格 mm
Φ32～Φ44 Φ56 Φ70
Φ83～Φ95
冲程范围 m
3.0-7.0
配合抽油杆 mm 16 19 22 25
配合油管 mm 62
76
规格 mm
CCYB56/32 CCYB56/38 CCYB70/32 CCYB70/38
偏置阀斜井抽油泵参数表
外径 mm 115 115 140 140
特种泵
碳锆复合树脂内涂层油管技术
通过在油管表面内涂一隔离防腐层，提高抗磨防腐性能
碳锆复合 树脂新涂料
配
套
生产工艺
热熔固化
抗磨防腐 双重特性
碳锆复合树脂 涂层油管新技术
碳锆复合树脂内涂层油管技术
环氧树脂
CH2—CH— O
—CH—CH2 O
固化剂
+ H2N—
—NH2
—N
N —CH2—CH—
—CH—CH2—N N —
➢涂层具有防腐、抗磨的双重特性，附着力达到一级 ➢涂层耐热性好，能在130℃的环境中连续工作 ➢表面光滑，具有较低的摩擦系数，减磨性能好
HDPE/EXPE内衬油管技术
通过在油管表面内衬一层高密度聚乙烯新材料
高密度聚乙烯 内衬新材料
特种挤出工艺
高密度聚乙烯 内衬管
高密度聚乙烯 内衬油管新技术
抗磨防腐 双重特性
存在问题： ➢产出液见聚，下行阻力大，失稳 弯曲偏磨
抗磨蚀油管+抗磨接箍 抗磨副+加重杆
抗磨蚀油管+防腐连续杆 抗磨蚀油管+抗磨副
抗磨蚀油管+连续杆+螺杆泵
提高油管、抽油杆接箍抗 磨防腐性能，减轻偏磨
应用扶正、加重原理，减 轻管杆失稳偏磨
解决深井腐蚀偏磨问题
提高造斜井段抗磨性能 减少造斜井段管杆接触
解决旋转失稳磨损问题
井斜角>20°腐蚀、偏磨严重的大斜度井配套模式
0
直井
斜井
1、井身结构是管杆偏磨的主要影响因素
➢直井不直。方位角变化、地应力变化使套管弯曲变形，造 成管杆接触偏磨
河110-21井井身轨迹图 井身轨迹俯视图
井身轨迹侧视图
2、管杆受力运动失稳弯曲，造成管杆接触磨损
在杆柱下冲程受综合阻力作用，中性点以下失稳弯曲，
造成管杆偏磨。
生产参数
井液粘度
泵挂越深偏磨越严重
工
艺
减磨接箍类
特种泵
油井管杆防偏磨技术
扶正类
形
加重类
成
了
锚定类
多
种 防
抗磨防腐油管
偏
磨
防腐抽油杆
工
艺
减磨接箍类
特种泵
扶正类核心技术——抗磨副技术
结构组成 扶正套（弹性） 高硬度、抗磨杆体
技术特点
➢变管杆的磨损
杆、套自磨损
➢扶正套内孔采用抗磨、减磨材料
➢杆套接触面表面光滑，摩擦系数小
定位式扶正器技术
固
CH2
OH
OH
CH2
化
CH—OH
CH—OH
原
理
CH—OH
CH—OH
—N
CH2
OH
N — CH2—CH—
OH —CH—CH—2 N
CH2 N—
固化产物牢固的网状结构，分子量2000-2500
碳锆复合树脂内涂层油管技术
涂料原材料
固化后涂层
水煮后的涂层 80℃，24h
碳锆复合树脂内涂层油管技术
技术特点
2005 24 19.2
4.1 52 41.6 10.4 49 39.2 24.5
平均冲次
4.6
7.8
10.8
注聚井，见聚后粘度增大，失稳弯曲加剧偏磨
孤岛采油厂聚驱和非聚驱偏磨井统计表
采油区
开井 (口)
偏磨井数 占开井比例
(口)
(％)
注聚区
367
215
59
非注聚区
1539
172
11Hale Waihona Puke Baidu
注聚区偏磨井比例高于非注聚驱偏磨井48%
工
艺
抗磨减磨类 抽 油 杆 减 磨 接 箍
特 种 泵 油管减磨接箍
特种抽油杆接箍技术
抽 油 杆 抗 磨 接 箍
➢表面硬度达到HRC58-60 ➢表面粗糙度低达到0.8um
抽 油 杆 减 磨 接 箍
➢无摩擦系数小、不增加下行阻力 ➢减磨防腐性能好,保护油管,成本低
涂层
油 管 减 磨 接 箍 技 术
HDPE/EXPE内衬油管技术
高密度聚乙烯新材料通过分子结构改性和添加特种助 剂达到抗磨耐温性能。
普通 聚乙烯
松散高 分子链
普通聚乙烯： 分子链短 支链多 分子排列松散
高密度 聚乙烯
紧密高分 子长链
高密度聚乙烯： 分子链长 分子量高 分子排列紧密
HDPE/EXPE内衬油管技术
技术特点
➢内衬层表面光滑、摩擦系数较低 ➢内衬层具有优良弹性、柔韧性、耐磨性 ➢耐腐蚀（H2S、CO2、酸、盐等）
58±0.5 72±0.5
73
抽油泵
89
螺杆泵
CYY28/89
72±0.5
89
油井管杆防偏磨技术
扶正类
形
加重类
成
了
锚定类
多
碳锆复合树脂内涂层油管
种 防 偏
抗磨防腐油管
HDPE/EXPE内衬油管
磨
防腐抽油杆
工
油管腐蚀磨损占偏磨作业井80%
艺
减 磨 接 箍 类 常用管杆配合
N80、J55油管易遭受腐蚀
油井管杆偏磨原因
高含水期油井管杆偏磨的主要原因
井身结构
管、杆受力运动
产出液物性
井斜或井筒弯曲
失稳弯曲
腐蚀严重
三种因素的共同作用加剧了 油井的管、杆偏磨
1、井身结构是管杆偏磨的主要影响因素
➢斜井偏磨比例大。且随井斜角的增加，偏磨越严重
偏磨井数
2000
1500
1000
719
500
69%
1628
斜井、定向井比例逐渐增加，造 斜点也逐渐上移 ➢东辛采油厂，斜井比例占开井数的 40%，造斜点在300-400米，380口抽 油泵在造斜点以下生产。
本技术以抽油杆防腐材料研究为核心，将高铬含量合金钢应用于抽 油杆防腐，大幅提高抽油杆的抗腐蚀疲劳断裂问题。
铬 合 金 防 腐 抽 油 杆 技 术
物理机械性能测试，达到D级杆以上水平
序号
防腐杆 20CrMoA
D级杆
抗拉强度 MPa 1211 946
794-965
断面收缩率 %
53.4 62.1
≧50
配套特点： ➢重点偏磨部位采用抗磨副扶正 ➢油管、抽油杆减磨接箍减磨防腐
抗磨防腐泵
一般偏磨井配套模式 配套应用“抗磨副+抽油杆减磨接箍” 技术
存在问题： ➢失稳弯曲为主，偏磨段短
抗磨副
抽油杆减磨接箍
配套特点： ➢重点偏磨部位采用抗磨副扶正 ➢抽油杆减磨接箍减磨防腐
抗磨防腐泵
注聚驱内衬油管配套螺杆泵
冲程范围 m
4.2～6.0
泵常数
2.389 1.91 4.38 3.9
间隙代号 2、3
连接螺纹
27/8TBG
31/2 27/8TBG
2、防偏磨技术系列化配套
通过管杆抗磨、减磨、扶正、加重等成熟技术的配套，形 成了适应不同偏磨井况的多种成熟治理配套技术系列
严重腐蚀偏磨井 失稳弯曲偏磨井 深井腐蚀偏磨井 大斜度腐蚀偏磨井 注聚驱腐蚀偏磨井
不同心
常规接箍 配合
减磨接箍 配合
油 管 减 磨 接 箍 技 术
➢油管接箍最小内径Φ61 ➢表面精化处理抗磨防腐
技术特点： ➢减轻杆、管磨损、减小阻力 ➢成本低，适用于长井段偏磨井治理
常规接箍 配合
减磨接箍 配合
1、油井管杆防偏磨技术
扶正类
形
加重类
成
了
锚定类
多
种 防
抗磨防腐油管
偏
磨
防腐抽油杆
工
配套技术： “碳锆涂层油管＋抗磨副+抗磨接箍”技术
存在问题： ➢井斜大，管杆偏磨严重 ➢高腐蚀产出液管杆腐蚀严重 ➢斜井段，抽油泵泵效低
配套特点：
涂层油管
➢造斜、稳斜段抗磨副扶正
➢抗磨油管、抗磨接箍抗腐减磨
抗磨接箍 ➢采用偏置阀斜井泵
抗磨副
偏置阀泵
井斜角<20°腐蚀、偏磨严重井配套模式 配套技术： “抗磨油管+抗磨接箍”技术
0.7 9
0.06/0.02
0.2/0.08
油井管杆防偏磨技术
扶正类
形
加重类
成
了
锚定类
多
种 防
抗磨防腐油管
偏
磨
防腐抽油杆
铬合金防腐抽油杆
工
艺
减磨接箍类
特种泵
铬合金防腐抽油杆技术
解决普通抽油杆在高含水、高矿化度腐蚀偏磨井中， 腐蚀疲劳断裂问题
DXX37X4 坑蚀断裂
DXX70-4 藓状腐蚀
河74-11裂纹腐蚀
艺
减磨接箍类
防磨防腐等径泵
特种泵
偏置阀斜井抽油泵
防 磨 防 腐 等 径 泵
➢柱塞上接头采用高强度不锈钢，本体采用 等径刮砂柱塞；防腐蚀，减少断脱 ➢双游动阀球整体下置，避免同常规泵上接 头碰撞磨损 ➢设计整体式防腐双固定阀，防腐蚀，提高 可靠性
偏 置 阀 斜 井 抽 油 泵
➢采用液力反馈技术，提供下行动力； ➢弹簧复位球阀，可靠性高； ➢偏置进油阀，进油流道大，流程短， 进油阻力小，泵效高； ➢采用防砂卡柱塞结构，减轻柱塞和泵 筒磨损。
抗磨防腐油管与普通油管抗磨性能对比表
序号
技术指标
N80油管
1
表面处理技术
2 处理层厚度，mm
3
耐磨性，mg
4
往复试验油管磨 损量，最大/最小
0.66／0.56
5
对应接箍磨损量， 最大/最小
0.12／0.1
HDPE/EXPE内衬油管 内衬高分子聚乙烯管
3.5±0.5 31.8
0.44/0.28
0
碳锆涂层油管 粉状涂料热熔在表面
断后伸长率 %
10.8 16
≧11
疲劳寿命 106
186 >106 >106
高温高压抗腐蚀性能优良
实验条件
➢温度：110℃、压力：20MPa ➢总矿化度13×104mg/l 、时间：240h
20CrMoA
防腐杆
油井管杆防偏磨技术
扶正类
形
加重类
成
了
锚定类
多
种 防
抗磨防腐油管
偏
磨
防腐抽油杆 抽 油 杆 抗 磨 接 箍
腐蚀磨损比纯磨损平均增加一倍
测试腐蚀 磨损量
测试纯磨 损量
对比分析腐 蚀磨损规律
腐蚀磨损结果
1.4
1.28
1.33
1.2
1.09
1 0.91
0.8
0.79
0.6
0.4
0.2
0 104018
352156 563348 874426 1325950
管杆偏磨规律
井斜或井筒弯曲
固有结构因素
主要影响因素。随井斜角的增大，管杆偏磨加重
结构组成 由上、下扶正块组成 旋转90°，置于抽油杆体
技术特点 ➢代替固定式扶正器应用，无活塞叠加效 应，不增加下行阻力。 ➢适应偏磨、腐蚀较轻的油井。成本低。
抗磨副技术参数表
规格
扶正杆长度 扶正体最大外径 适用油管
m
mm
mm
配套泵型
CYY25/73
58±0.5
73
CYY28/73 6-7
CYY25/89
455
5000- 10000- >20000 10000 20000
产出液高含水、高矿化度造成了腐蚀加剧偏磨。
管杆磨损腐蚀规律
有杆泵井管杆偏磨：磨损、腐蚀共同作用结果，腐蚀加剧磨损
N80、J55油管 20GrMo、 35GrMo杆
管杆材料配 对腐蚀30天
未腐蚀管杆 配对纯磨损
实验结果 腐蚀磨损随矿化度升高磨损量增加
管杆失稳弯曲 产出液腐蚀介质
不稳定动态因素
与生产参数相关。泵挂越深、冲次越高，偏磨越 严重 管杆失稳弯曲造成中、下部偏磨 高粘度、下行阻力越大，管杆失稳偏磨越严重
催化因素
含水越高、矿化度越大，管杆腐蚀速率越大、偏磨 越严重
二、油井防偏磨治理技术及系列化
2006年-2008年在分公司范围内开展了三年的防偏磨专项 治理工作，总计治理2000余口井。
获得了 三个提升
技术上 单一局部治理
管理上
分散治理模式 质量粗放管理
效益上 有效果无效益
集成配套综合治理
统一治理模式 统一标准治理
有效果有效益
油井管杆防偏磨技术
扶正类
形
加 重 类 直/斜井防偏磨配套技术
成 了
锚定类
抽油杆扶正器
多 种 防
抗磨防腐油管
隔离油管、抽油杆 加重、锚定
偏
磨
防腐抽油杆
减少管杆失稳弯曲
一、油井管杆偏磨现状 二、油井防偏磨治理技术及系列化 三、防偏磨治理工程效果
一、胜利油田油井管杆偏磨现状
油田开发到中后期,随着油井含水的上升和斜井定向井的 增加，有杆泵井管杆偏磨、磨蚀问题越来越严重
14196
12381
油田管杆偏磨
现
状
85%
2508
开井数
有杆泵井数
21%
偏磨井数
油井管杆偏磨问题普遍存在油田各采油厂
存在问题： ➢失稳弯曲偏磨为主 ➢局部井筒弯曲，加剧偏磨 ➢高腐蚀产出液，腐蚀性强
配套特点： ➢抗磨油管、抗磨接箍抗腐减磨 ➢采用防腐泵
抗磨接箍 涂层油管
防腐泵
井斜角<20°长井段偏磨严重井配套模式 配套应用“抗磨副+油管减磨接箍+抽油杆减磨接箍”技术
存在问题： ➢失稳弯曲为主，偏磨段长
抗磨副
抽油杆减磨接箍 油管减磨接箍