【采油PPT课件】含聚抽油机井杆管偏磨原因分析及治理技术

聚驱采出液混合粘度测试及选用
水驱油井采出液的粘度计算及测试已经较为成
型，对于低含水的稳定乳化体系，大庆油田根据
实测，以凡德公式为模型得出的粘度公式为：
u
uo
1
2.5
f
w
2.56
f
2 w
56.6
f
3 w
u — 乳 状 液 粘 度 ， mPa.s ； uo— 原 油 粘 度 ，
mPa.s；fw—含水率，%。。
含水 65 70 75 80 85 90 95 混合液粘度 9.84 8.52 7.20 5.88 4.56 3.24 1.92
聚驱采出液混合粘度测试及选用
对于聚驱采出液，由于水相含聚其流变性呈 非牛顿性，上述公式均不适用，如果取样在实验 室分相化验，受氧化分解和各相分层、不能均匀 混合的影响，所测得的结果容易失真，然而，采 出液的动力粘度却是聚驱抽油机井受力分析和研 究防偏磨措施必不可少的重要参数，为此，我们 尽可能模拟室内测量粘度的条件，进行现场及时 测量。
中和点 m 0.0
31.6 62.0
248.0 304.0 434.0
最小载荷 （kN）
最大载荷 （kN）
应力幅 （MPa）
对应载荷限 （kN）
160 100
40
141 0
200
100
0 80 70 60 50
57.3 51.02
40
34.69
30
20 2
119 31.6
68
94.3 62
85.9
理论计算聚合物驱油井流入动态曲线
12
10
流8 压 (MPa) 6
4
cp=100ppm
cp=200ppm cp=300ppm cp=400ppm cp=700ppm cp=1000ppm
2
0
0
100
200
300
400
500
产液量(t/d)
图2 理论计算的聚合物驱油井流入动态曲线
为了验证上述观点，利用变频装置 在喇11-P262井进行系统试井，获得 了油井的实际流入动态关系曲线。实 测曲线的凹凸方向与理论计算的相一 致，与水驱油井流入动态关系曲线的 凹凸方向相反。
喇11-p262井系统试井数据
频率 冲程 冲次 产液 产油 含水 含聚 油压 套压 液面 流压
HZ m min-1 t/d t/d % ppm MPa MPa
m
MPa
30 3.0 3.6 49 12 74.8 231.5 0.20 3.50 251.5 6.95
40 3.0 4.5 54 16 70.6 289.8 0.20 2.50 371.0 5.92
以聚驱抽油机井为例，从各年度检泵情况 看， 2000年因偏磨检泵所占的比例最高达 58.7%；在提出了由抽油杆全井扶正、大流道 三级泵（低磨阻泵）、统一杆径（加重）、 旋转抽油杆组成的防偏磨配套措施后，2001 年开始下降，2003年的抽油机检泵井中偏磨 所占比例为31.5%，创历史最好水平。
⒈聚驱抽油机井偏磨状况
北东块检泵与抽汲参数统计表
泵径 (mm)
Φ70 Φ83 Φ95
井数 (口)
平均 冲次分级（检泵井次）
冲程 3min-1 （m） 以下
3–5 min-1
5min-1 以上
合计检泵 井次 检泵率 （%）
检泵 周期 （天）
52 3.94 1
1
5
7
5.5
411
26 3.67 1
3
6
10
7.9
352
40 5.08 4
聚驱采出液混合粘度测试及选用
对于高含水的非稳定乳化体系，由于水油两相均为牛顿 流体，混合液粘度通常采用按含水率加权平均的方法来计
uh uo 1 fw uw fw
式中：μh —油井产出液混合液粘度，mPa·s；μo—原 油粘度，mPa·s；fw—含水率，%；μw—水的粘度，mPa·s。
聚驱采出液混合粘度测试及选用 水驱采出液混合粘度计算表
时间
分类 检泵 检泵率 井次 （%）
检泵周 期 (d)
偏磨 井次
1996 年
16 55.2 583
7
1997 年
71 47.0 397
33
1998 年
136 60.9 396
53
1999 年
163 53.6 371
79
2000 年
223 63.2 368
131
2001 年
338 84.9 386
155
对应载荷限 （kN）
应力幅 （MPa）
150
90
30
300 200 100
0
100 90 80 70 60
111.3 0
72.8
61.22
1.2 0
10
20
30
40
32.65
83.8 131.8
96.7
70.8 263.6 114.4
395.4 55.6
145.6
593.5 44.5
181.9
791.3 37.1
10 分钟 (mPa.s)
15.8 3.2 12.8 16.5 22.4 22.0
油井生产情况
产液 含水 含聚 (t/d) (%) (mg/L) 143 78.3 127 113 96.5 54
84 85.7 257 80 75 315 90 87.4 721 143 85.6 883
第一节 影响杆管偏磨的主要原因
利用变频装置对聚驱油井流入 动态的研究
油井流入动态分析是油井生产的基础，是 合理设计采油装置及生产制度的关键。在聚 合物驱油过程中，地层流体的流变性发生了 较大的变化，含聚合物的采出液表现出明显 的非牛顿性，导致采用水驱油井流入动态模 型描述聚合物驱油井流入动态存在较大误差， 不能满足生产管理的方案设计的需要。根据 室内实验测得的不同浓度下流变参数进行数 学处理发现，聚合物溶液的流变模式满足幂 律方程。聚合物溶液的聚合物驱油井的流入 动态曲线理论是上凹的。
利用该变频装置在聚合物驱抽油机井上主要解 决二方面问题：
1）无级调节抽油机冲次，改变理论排量，使抽 油机与油井供液能力相匹配； 2）调整抽油机井的流入特性，寻找最佳工况 点。
聚驱抽油机井抽汲参数对抽油机设备的影响
聚合物驱抽油机井的抽汲参数对设备会 产生很大的影响。我们统计了北东块聚合 物工业区抽油机井检泵与抽汲参数关系发 现：在相同泵径条件下，检泵率随着冲次 的提高而增多。为了进一步研究冲次对抽 油机设备的影响，我们利用抽油机变频装 置进行了这方面试验。
聚驱采出液混合粘度测试及选用
聚合物驱油井井口采出液粘度现场化验结果
井号
7-P31 8-P320 8-A32 8-P323 8-P303 9-P301
0 分钟 (mPa·
s)
23 19 52 93 50.1 70.0
3 分钟 (mPa.s)
6.4
25.0 50.1
5 分钟 (mPa.
s)
18 4.8 16 35 23.1 26.4
5
7
16
12.6 288
喇11-p262 井不同冲次下受力情况
内容 频率
15HZ (2.0min-1)
25HZ (3.0min-1)
35HZ (4.5min-1)
最大载荷 KN
51.02
53.06
57.14
最小载荷 KN
34.69
33.65
32.65
应力幅 MPa 57.3
68.0
85.9
wk.baidu.com
45HZ (5.5min-1)
冲次调节可以在0~12min-1 调频时间在0.1~3600S之间任意设定。
采用高性能转矩方式，低速启动转矩大，过载 能力可达150%一分钟。
具有过流、过压、欠载、过载等保护功能。
主该 要变 技频 术装 指置 标的
1）额定输出电流能达到112A； 2）输出电压0～380V，变频范围0～100Hz； 3）冲次调节范围0～12次/分； 4）适应环境温度-35℃～+45℃; 5）具有过载，过压，短路等保护功能，过载时间 可达30秒。
48.9 85.9 257.7
31.5 86.7 275.8
汇报提纲 杆管偏磨理论研究 抽油机井偏磨的治理
第一节 影响杆管偏磨的主要原因
聚驱采出液混合粘度测试及选用
由于聚驱采出液水相含聚其流变性呈非牛 顿性，而且抽油机在运行过程中，各部分的 剪切速率不一样，对应的粘滞阻力分析是计 算下行阻力的关键。
含聚抽油机井杆管偏磨 原因分析及治理技术
聚合物驱油技术作为油田高效益、持续稳产的 重要措施，应用规模越来越大，已成为挖掘厚油 层潜力，提高采收率，保持高含水后期油田稳产 的重要手段。但随着聚驱工业化生产规模的扩大， 以及受含聚污水回注影响，在生产过程中暴露出 一些问题，杆管偏磨问题较为严重，不仅降低了 油井时率，而且杆管材料损耗急剧增加，如果不 采取相应的治理措施，难以适应举升含聚液体的 需要。
61.22
26.53
122.0
55HZ (6.4min-1)
67.35
24.49
150.0
65HZ (8.0min-1)
71.43
20.41
179.0
测试时间：1998 年 5 月 12 日，含聚 190.2ppm ，含水 69.12%。
对应载荷限 KN
141.0 119.0 94.3
76.4 66.4 45.3
2002 年
223 56.6 403
109
2003 年
146 36.6 465
46
偏磨 比例 (%)
含水 (%)
浓度 (mg/L
)
43.8 82.6 116.2
46.5 84.4 198.4
39.0 88.0 216.5
48.5 87.1 319.7
58.7 89.6 348.9
45.9 90.1 253.4
248 76.4
122
304 66.4
150
434 45.3
500
中 250 和
点
0
179
53.06
57.14
61.22
67.35
71.43
33.65
32.65
26.53
3
4.5
5.5
图4 11-P262井不同冲次下受力变化图
24.49
20.41
6.4 冲次(min-1) 8
喇11-p262井不同冲次下受力情况
聚驱后抽汲参数对设备负荷的影响以及流入特性的改变
我们利用变频装置的主要特点在聚合 物驱抽油机井上进行了相关现场实验， 为探讨抽汲参数对设备负荷的影响以及 聚驱油井的流入特性提供了技术保障.
聚驱抽机油采机井井主变要频机装采置指标
从0HZ逐渐上升到设定频率峰值电流低于1.5倍 的工作电流，减少电机峰载。
0 31.6不同浓度下中和点随冲次变化曲线
700
6040 .5 62
5050 .5 248
400
3060 .4 304
8 200 434
10100 .2
0
2.04 1131.82 3 4 5 6
3.6 263.6
190.2ppm 230.1ppm
789 冲次（min-1）
通过上述分析可见，聚驱抽油机井在 含聚浓度达到一定程度后，抽油杆柱承受 的交变载荷应力幅随抽汲参数提高而明显 增大，中和点相应上移；随着采出液中聚 合物浓度上升中和点上移，这样就降低了 杆柱使用强度，增加了杆管相互接触的机 率，导致杆管偏磨，断脱等故障发生，检 泵周期缩短。
内容
最大载荷
最小载荷
应力幅
频率
KN
KN
MPa
10HZ
61.22
32.65
72.8
(1.2min-1)
20HZ
66.53
28.57
96.7
(2.4min-1)
30HZ
69.53
24.49
114.4
(3.6min-1)
40HZ
77.55
20.41
145.6
(4.5min-1)
50HZ
85.71
14.28
1000
750 中 500 和 250 点
0
218.4
66.53
69.53
77.55
85.71
93.87
2.4 28.57
3.6 24.49
4.5 20.41
5.9 冲次(min-1) 7
14.28
8.16
最大载荷 （kN）
（kN） 最小载荷
11-p262井不同冲次下受力变化图
中和点（m）
2 实例900 计算 3 800
181.9
(5.9min-1)
60HZ
93.87
8.16
218.4
(7.0min-1)
测试时间：1998 年 6 月 12 日，含聚 230.1ppm ，含水 68.25%。
对应载荷限 KN
111.3
83.8
70.8
55.6
44.5
37.1
中和点 m 0.0
131.8
263.6
395.4
593.5
791.3
聚驱采出液混合粘度测试及选用
我们采用RV-1旋转粘度计，在45℃的恒温 水浴中现场测量。对于高含水非稳定体系， 我们仅要求测量结果反应混合粘度的数量级， 为受力分析提供应力下限依据。
聚驱采出液混合粘度测试及选用
测量结果表明，聚驱采出液的混合粘度，在取样后的 短时间内下降较快，在10min以后粘度下降不明显，为准 确反映杆柱在工作状态下所受的粘阻情况，应该采用取样 初始点所测得的粘度。从表中可以看出，采出液的初始粘 度与含水、含聚有关，在含聚浓度超过100mg/L的情况下， 初始粘度在20 mPa·s以上。因此，在后续粘阻力的分析中， 对于含聚浓度大于100mg/L的情况，动力粘度取下限值20 mPa·s；而水驱采出液的动力粘度一般小于5 mPa·s，这表 明采用常规的机、杆、泵设计方式，应用在聚驱井上，必 然会由于粘滞阻力的增加，导致安全系数降低及偏磨问题 的出现。