抽油桿偏磨分析

王勇強（遼河油田遼興油氣開發公司生產準備大隊，遼寧　盤錦　124010）

抽油桿偏磨分析

王勇強
（遼河油田遼興油氣開發公司生產準備大隊，遼寧盤錦124010）

摘要：本文通過對抽油桿進行力學與數學的分析，從而找到偏磨位置分析的簡便方法。

關鍵詞：抽油桿；接箍；偏磨；受力分析；導數曲線

在油田開發中后期，有桿泵抽油井由于井斜和高腐蝕產出液影響，管桿偏磨問題普遍存在。偏磨造成檢泵的井比例逐年上升，已經超過60%。對抽油桿磨損部位的統計表明，抽油桿接箍磨損占抽油桿磨損的60%～70%。

圖2

1　偏磨位置分析

1.1力學分析方法

首先選擇一個接箍作為分析的對象，建立力學模型，繪制受力分析圖，如圖1所示。

摩擦力計算公式為：f=μ·N，鋼與鋼的摩擦系數一定，所以分析摩擦力的關鍵問題是分析接箍對油管的正壓力N。以開38-61-010井為例，將鉆井數據：井深、井斜，測試數據載荷錄入EXCEL表格，依據力的平衡原理計算正壓力、摩擦力，將接箍與油管的摩擦力繪制成曲線，如圖2所示。

圖3

通過力學分析方法，可以直接分析出各井段抽油桿接箍的受力情況，但是計算所需要的數據量多，尤其是需要投產后的功圖測試數據，而且計算相對復雜，因此需要尋找一種更簡單、高效的方法指導防偏磨措施的實施。

1.2數學分析方法

考慮到偏磨是由井眼軌跡發生彎曲引起的，推測偏磨的嚴重程度與井眼軌跡的彎曲程度有關，高等數學中用曲率來描述曲線的彎曲程度，在這里用井斜角對井深求導來計算井眼軌跡的曲率，求導方法采用數值模擬中的向前差分法。向上彎曲井斜角導數為正值，向下彎曲井斜角導數為負值，無論導數值是正是負，都產生彎曲，都影響抽油桿維持“直”的狀態，也都產生偏磨，所以計算了導數的絕對值，將計算結果繪制成曲線，如圖3所示。

通過對比發現井斜角導數絕對值曲線與摩擦力曲線基本一致，導數曲線雖然不能直接顯示摩擦力數值，但足以確定偏磨位置及偏磨嚴重程度，并用以指導防偏磨措施的設計。

圖1

2　理論的驗證

以開38-61-010井為例，該井屬于頻繁作業井，作業次數多，且起出管桿每次偏磨情況都比較嚴重，具體情況見表1。

從幾次作業情況來看，這口井每一次檢泵作業都與偏磨有關，而且偏磨的位置都在500m～2000m之間。作業結果與導數曲線的描述相吻合，除此井外，還通過11口偏磨井作業結果與導數曲線對比均吻合，充分證實了導數曲線用以分析偏磨位置理論的正確性和現場應用的可實現性。

結語

通過理論分析和現場實際相結合，摩擦力曲線和井斜角導數曲線都能準確的分析出井下抽油桿偏磨位置和偏磨的嚴重程度。導數曲線計算簡單，數據需求小，完井就能確定未來發生偏磨的位置，可以未雨綢繆，提前制定防范措施，提高檢泵周期，增加產油量。

參考文獻

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中圖分類號：TE933

文獻標識碼：A