中深層油井深抽配套采油技術(shù)研究與應(yīng)用

成靜

摘 要：本文從有桿泵生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合中深層油井定義，主要研究的是泵掛深于2000m的油井。通過對普通D級抽油桿強(qiáng)度計(jì)算將泵掛深于2000m的油井分為兩部分：泵掛在2000m至2400m的油井與泵掛深于2400m的油井。通過對兩種油井進(jìn)行抽油桿及配套工具的優(yōu)選形成兩種油井深抽工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：深抽；抽油桿；配套工具

中圖分類號： TE3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）12-190-2

1 抽油機(jī)載荷問題分析

根據(jù)實(shí)際以及應(yīng)用的方便性和實(shí)用性，我們采用的抽油機(jī)載荷計(jì)算公式只考慮沖程和沖次對抽油桿載荷的影響，通常選用的抽油桿載荷計(jì)算公式如下：

式中：P最大：抽油桿最大載荷，N；P最小：抽油桿最小載荷，N；P′液：作用在活塞整個(gè)截面積上的液柱重力，N；P桿：抽油桿在空氣中的重力，N；s：沖程，m；n：沖次，次/分鐘；API疲勞計(jì)算許用最大應(yīng)力公式：

抽油桿拉力和應(yīng)力關(guān)系為：

式中：S：抽油桿橫截面積，m2；σ：應(yīng)力，Pa；p：載荷，N。

由于抽油桿載荷在井口位置發(fā)生變化最大，最容易發(fā)生疲勞斷脫，所以我們對井口位置的抽油桿進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。將計(jì)算出的抽油桿載荷帶入公式（1.3）、（1.4）可以得出：

由于計(jì)算出的最大載荷為109.5×103N，低于計(jì)算出的許用最大拉力，該抽油機(jī)可以運(yùn)行正常。由于D級抽油桿屈服強(qiáng)度在590MPa以上，我們計(jì)算采用的是690MPa。

將摩擦載荷取值為載荷的5%，抽油桿屈服強(qiáng)度為690MPa，假設(shè)下入深度為L，抽油桿配比25mm：22mm：19mm抽油桿為1：2：3，抽油泵為38mm抽油泵，實(shí)際拉力小于許用拉力，代入公式（1.1）、（1.2）、（1.3）、（1.4）得：

由此可以得出當(dāng)泵掛深度大于2411m以后，普通D級抽油桿存在疲勞斷脫現(xiàn)象。因此將深抽井按照抽油泵泵掛深度分成2000m到2400m和深于2400m兩個(gè)部分。其中2000m到2400m的深抽井普通D級抽油桿就可以滿足強(qiáng)度要求，主要考慮的為油井桿管防偏磨措施，而深于2400m的油井在考慮防偏磨措施的同時(shí)還要考慮抽油桿疲勞斷脫的問題，對抽油桿、井下工具進(jìn)行配套和優(yōu)化選擇，初步形成了兩種油井配套方案。

2 深抽配套工藝

2.1 泵掛在2000m至2400m的油井深抽工藝

泵掛在2000m至2400m的油井，普通的D級抽油桿可以滿足強(qiáng)度要求，主要針對的是油井防偏磨方面，采用普通D級抽油桿+防偏磨工具+長柱塞防砂泵為主體的深抽工藝。

2.1.1 抽油桿

由公式可以得出2000m到2400m的深抽井普通D級抽油桿就可以滿足強(qiáng)度要求，主要考慮的為油井桿、管防偏磨措施。

2.1.2 偏磨配套工具

造成抽油井桿、管偏磨主要有井斜和撓曲兩方面的原因。針對這兩方面原因，目前主要采用自旋刮蠟扶正器和注塑桿這兩種規(guī)格的扶正器。

抽油桿自旋轉(zhuǎn)刮蠟扶正器連接在抽油桿上，扶正套的外徑大于抽油桿接箍外徑，起扶正作用；扶正套的材料是利用納米高分子復(fù)合材料制造而成的，具有綜合優(yōu)良性能，扶正套與油管接觸摩擦使扶正體磨損，而減少抽油桿的磨損，以達(dá)到防偏磨的目的。

注塑桿與油管內(nèi)壁成均勻的圓柱面接觸，有效地避免了桿管偏磨，同時(shí)使油管內(nèi)壁的蠟晶無法形成，起到了既扶正又刮蠟的雙重功效。

2.2 泵掛在2400m以下的油井深抽工藝

針對泵掛深于2400m的油井，普通的D級抽油桿不能滿足強(qiáng)度要求，由上邊的例子可以看出泵掛深于2400m的抽油井D級抽油桿容易發(fā)生疲勞斷脫。因此需要采用強(qiáng)度更大的抽油桿代替普通抽油桿。

2.2.1 抽油桿

為了解決油井深抽工藝中抽油桿強(qiáng)度問題，本文建議使用鋼制連續(xù)抽油桿作為泵掛深于2400m的油井的抽油桿選型。連續(xù)桿桿柱重量輕，無接箍，能夠降低抽油機(jī)載荷，有利于加深泵掛。還可以降低抽油桿失效頻率，延緩管桿偏磨，延長檢泵周期。

2.2.2 防偏磨工具

由于連續(xù)抽油桿無接箍，接箍連接防偏磨工具無法安裝且鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿本身就具有良好的耐磨，延緩偏磨的功能，因此不采用其他的防偏磨工具。

3 現(xiàn)場實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)效益

3.1 防偏磨工具經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

節(jié)約作業(yè)費(fèi)用創(chuàng)效：

以公司使用防偏磨工具為例：自旋式刮蠟扶正器1022套（28萬）、注塑桿8060m（16.6萬元）、油管旋轉(zhuǎn)器5套（15萬元），抽油桿旋轉(zhuǎn)器1套（2萬元）實(shí)施前平均檢泵周期170天，目前檢泵周期326天，根據(jù)實(shí)施效果推算，預(yù)計(jì)可以延長檢泵周期1倍以上，減少檢泵23井次。共計(jì)投入工具費(fèi)用61.6萬元，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用120萬元。

提高生產(chǎn)時(shí)效增油間接創(chuàng)效=作業(yè)井次×（作業(yè)影響時(shí)間+單井排液時(shí)間）×平均單井日產(chǎn)油×（原油價(jià)格-稅金-生產(chǎn)成本）=78.9萬元

兩項(xiàng)共計(jì)產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益198.9萬元，投入產(chǎn)出比為1：3.23。節(jié)約抽油桿油管費(fèi)用由于不易統(tǒng)計(jì)，預(yù)估可以節(jié)約抽油桿和油管各10000m左右。

3.2 連續(xù)桿經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

2009—2010年初步試驗(yàn)實(shí)施了鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿油井深抽工藝，實(shí)行鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿+長柱塞防砂泵或者深抽泵并配套強(qiáng)磁防沉器的油井深抽工藝。鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿深抽技術(shù)累計(jì)增油12117.73噸，減少檢泵次數(shù)23井次，共計(jì)投入鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿65640m。

增油創(chuàng)效：

經(jīng)濟(jì)效益=（1-30%）×措施增油量×（原油價(jià)格-稅金-人工成本）+節(jié)約的作業(yè)費(fèi)用-總措施成本=3465.46萬元+115萬元-426.66萬元-46萬元=3107.8萬元

投入產(chǎn)出比為1：6.58。

4 結(jié)論

通過抽油桿強(qiáng)度計(jì)算，把泵掛深于2000m的油井分成兩部分。分別進(jìn)行深抽配套。

泵掛在2000m至2400m的油井，采用抽油桿旋轉(zhuǎn)器+普通D級抽油桿+長柱塞防砂泵主要采油結(jié)構(gòu)，并且在撓曲井段配合使用注塑桿，井斜段配合使用自旋刮蠟扶正器，保證防偏磨效果。

對于泵掛深于2400m的油井采用油管旋轉(zhuǎn)器+鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿+長柱塞防砂泵的深抽配套技術(shù)

參 考 文 獻(xiàn)

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