抽油桿偏磨分析

王勇強(qiáng)（遼河油田遼興油氣開發(fā)公司生產(chǎn)準(zhǔn)備大隊(duì)，遼寧　盤錦　124010）

抽油桿偏磨分析

王勇強(qiáng)
（遼河油田遼興油氣開發(fā)公司生產(chǎn)準(zhǔn)備大隊(duì)，遼寧盤錦124010）

摘要：本文通過(guò)對(duì)抽油桿進(jìn)行力學(xué)與數(shù)學(xué)的分析，從而找到偏磨位置分析的簡(jiǎn)便方法。

關(guān)鍵詞：抽油桿；接箍；偏磨；受力分析；導(dǎo)數(shù)曲線

在油田開發(fā)中后期，有桿泵抽油井由于井斜和高腐蝕產(chǎn)出液影響，管桿偏磨問(wèn)題普遍存在。偏磨造成檢泵的井比例逐年上升，已經(jīng)超過(guò)60%。對(duì)抽油桿磨損部位的統(tǒng)計(jì)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(xué)分析方法

首先選擇一個(gè)接箍作為分析的對(duì)象，建立力學(xué)模型，繪制受力分析圖，如圖1所示。

摩擦力計(jì)算公式為：f=μ·N，鋼與鋼的摩擦系數(shù)一定，所以分析摩擦力的關(guān)鍵問(wèn)題是分析接箍對(duì)油管的正壓力N。以開38-61-010井為例，將鉆井?dāng)?shù)據(jù)：井深、井斜，測(cè)試數(shù)據(jù)載荷錄入EXCEL表格，依據(jù)力的平衡原理計(jì)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(guò)力學(xué)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(jì)算所需要的數(shù)據(jù)量多，尤其是需要投產(chǎn)后的功圖測(cè)試數(shù)據(jù)，而且計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，因此需要尋找一種更簡(jiǎn)單、高效的方法指導(dǎo)防偏磨措施的實(shí)施。

1.2數(shù)學(xué)分析方法

考慮到偏磨是由井眼軌跡發(fā)生彎曲引起的，推測(cè)偏磨的嚴(yán)重程度與井眼軌跡的彎曲程度有關(guān)，高等數(shù)學(xué)中用曲率來(lái)描述曲線的彎曲程度，在這里用井斜角對(duì)井深求導(dǎo)來(lái)計(jì)算井眼軌跡的曲率，求導(dǎo)方法采用數(shù)值模擬中的向前差分法。向上彎曲井斜角導(dǎo)數(shù)為正值，向下彎曲井斜角導(dǎo)數(shù)為負(fù)值，無(wú)論導(dǎo)數(shù)值是正是負(fù)，都產(chǎn)生彎曲，都影響抽油桿維持“直”的狀態(tài)，也都產(chǎn)生偏磨，所以計(jì)算了導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值，將計(jì)算結(jié)果繪制成曲線，如圖3所示。

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)井斜角導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值曲線與摩擦力曲線基本一致，導(dǎo)數(shù)曲線雖然不能直接顯示摩擦力數(shù)值，但足以確定偏磨位置及偏磨嚴(yán)重程度，并用以指導(dǎo)防偏磨措施的設(shè)計(jì)。

圖1

2　理論的驗(yàn)證

以開38-61-010井為例，該井屬于頻繁作業(yè)井，作業(yè)次數(shù)多，且起出管桿每次偏磨情況都比較嚴(yán)重，具體情況見表1。

從幾次作業(yè)情況來(lái)看，這口井每一次檢泵作業(yè)都與偏磨有關(guān)，而且偏磨的位置都在500m～2000m之間。作業(yè)結(jié)果與導(dǎo)數(shù)曲線的描述相吻合，除此井外，還通過(guò)11口偏磨井作業(yè)結(jié)果與導(dǎo)數(shù)曲線對(duì)比均吻合，充分證實(shí)了導(dǎo)數(shù)曲線用以分析偏磨位置理論的正確性和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的可實(shí)現(xiàn)性。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合，摩擦力曲線和井斜角導(dǎo)數(shù)曲線都能準(zhǔn)確的分析出井下抽油桿偏磨位置和偏磨的嚴(yán)重程度。導(dǎo)數(shù)曲線計(jì)算簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)需求小，完井就能確定未來(lái)發(fā)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(chǎn)油量。

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中圖分類號(hào)：TE933

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A