油井偏磨機(jī)理分析及預(yù)防對(duì)策

曲麗榮，劉立志，劉高靈，孫會(huì)珠

（西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065）

油井偏磨機(jī)理分析及預(yù)防對(duì)策

曲麗榮，劉立志，劉高靈，孫會(huì)珠

（西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065）

在有桿泵采油過(guò)程中，油管和抽油桿柱的偏磨問(wèn)題十分突出，會(huì)造成油管磨損、抽油桿斷裂等問(wèn)題，影響油井的正常生產(chǎn)。

油井偏磨；研究；預(yù)防

有桿泵采油是將地面能量通過(guò)抽油桿、抽油泵傳遞給地下流體，從而將地下油氣開(kāi)采到地面的方法。有桿泵采油是石油開(kāi)采中最主要的方式，在我國(guó)各大油田所廣泛采用。但是，在這種采油方法中，抽油桿柱和油管柱的偏磨問(wèn)題常困擾著現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員和采油工程師。由于抽油桿柱會(huì)引起斷桿、油管磨損等問(wèn)題，嚴(yán)重影響油井的正常運(yùn)行，降低油井的系統(tǒng)采油效率，增加檢泵頻率，大大地增加采油成本。本文就油井偏磨狀況的主要原因進(jìn)行了研究，并根據(jù)其偏磨的特點(diǎn)，提出了相關(guān)的預(yù)防對(duì)策。

1 油井偏磨機(jī)理

油井生產(chǎn)中，油管與抽油桿在井筒中都有一定的彎曲，特別是抽油桿在油管內(nèi)的彎曲極為復(fù)雜，呈空間螺旋線形狀，因此桿管之間的摩擦是客觀存在的[1]。

1.1 井斜

井斜是目前造成油井偏磨的主要原因，也是造成偏磨強(qiáng)度最大的因素。在斜井中，由于抽油桿柱受到重力影響，導(dǎo)致重心偏向下方管壁。油井生產(chǎn)過(guò)程中，抽油桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)與油管產(chǎn)生偏磨。

1.2 套管變形

地層蠕變等原因會(huì)引起套管變形乃至彎曲。在油管彎曲程度小的地方，抽油桿柱的接箍與油管內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，因摩擦接觸面積較大，偏磨較輕。而在彎曲程度大的地方，除抽油桿接箍與油管內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦外，抽油桿柱本身也會(huì)與油管產(chǎn)生摩擦，因此，在這種情況下會(huì)加重抽油管柱的偏磨情況。

1.3 油管蠕動(dòng)

主要是在交變載荷的作用下，蠕動(dòng)的油管加劇與抽油桿的摩擦，或與套管偏磨，因油管彎曲造成偏磨主要在泵上部500m 以內(nèi)，即中性點(diǎn)以下到泵的位置。

1.4 油井結(jié)蠟和油質(zhì)

根據(jù)調(diào)查資料顯示，國(guó)內(nèi)外油田的油井均有結(jié)蠟現(xiàn)象，油井結(jié)蠟造成結(jié)蠟點(diǎn)以上抽油桿在下行程中受到更大的阻力，造成彎曲偏磨；原油黏度過(guò)大使抽油桿上下沖程阻力均增大，加劇偏磨。

1.5 油井出砂

出砂井中固相含量高，隨著抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂礫與桿管不斷摩擦，加劇了抽油桿管的磨損。

1.6 產(chǎn)出液催化作用

由于井筒內(nèi)含 O2及其他腐蝕氣體如 CO2、H2S 等，對(duì)井筒內(nèi)的金屬產(chǎn)生腐蝕，使管、桿表面粗糙度增加，摩擦力增大。同時(shí)，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，油井產(chǎn)出液含水量會(huì)不斷升高，黏度逐漸降低，當(dāng)含水達(dá)到一定比例時(shí)，產(chǎn)出液由油包水型變?yōu)樗托停軛U表面也由親油性變?yōu)橛H水性，且含水越高、礦化度越大，管桿腐蝕速率越大、偏磨越嚴(yán)重。另一方面，桿、管間的油、蠟潤(rùn)滑作用將大為減小，磨損加劇，又產(chǎn)生新的創(chuàng)面。

2 油井偏磨預(yù)防對(duì)策

近年來(lái)，通過(guò)對(duì)偏磨機(jī)理的研究以及防偏磨技術(shù)的發(fā)展，已形成了許多有效防偏磨措施。雖然這些技術(shù)沒(méi)有從根本上解決油井偏磨問(wèn)題，但都不同程度的延長(zhǎng)了油井的免修期。

2.1 利用扶正器減少偏磨

在容易發(fā)生偏磨的井段加裝抽油桿扶正器、扶正接箍、以及扶正環(huán)等。下入防偏磨扶正器后，由于避免了抽油桿與油管直接摩擦，增大了與油管的接觸面積，因而可以有效地減緩桿管偏磨速度，但扶正器減小了抽油桿與油管間的過(guò)流面積，增加了懸點(diǎn)的上行載荷，目前只能作為一種輔助措施配合使用。

2.2 活塞下部安裝加重桿

如果在活塞上部加加重桿，受油管空間限制，活塞上部桿柱仍然是堯性桿狀態(tài)，存在失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)存在偏磨現(xiàn)象。因此，將加重桿安裝于活塞下部，使抽油桿柱中和點(diǎn)下移，確保桿柱在上下沖程中始終處于受拉狀態(tài)，減輕或消除抽油桿柱的螺旋彎曲。該方法可以改善桿柱受力狀況，對(duì)減緩桿管偏磨有一定的效果，但只適用于偏磨不嚴(yán)重的油井，而且目前對(duì)加重桿的選用長(zhǎng)度尚不能準(zhǔn)確把握。

2.3 采用雙向保護(hù)接箍

雙向保護(hù)接箍防偏磨技術(shù)是近幾年新發(fā)展起來(lái)的防抽油管柱偏磨技術(shù)，其原理是針對(duì)機(jī)械磨損和化學(xué)腐蝕協(xié)同作用造成的接箍磨損，從而引起抽油桿柱偏磨的情況，在普通接箍表面涂抹一層耐磨耐蝕減摩涂層，利用其特性防止和減緩抽油桿和油管的磨損，從而降低偏磨的程度。

2.4 采用緩蝕劑技術(shù)

油井緩蝕劑會(huì)在油管內(nèi)壁形成的保護(hù)油膜，起到潤(rùn)滑作用，可降低桿管之間的摩擦系數(shù)，減少桿管的磨損。另外通過(guò)緩蝕劑與金屬表面的化學(xué)吸附，在金屬表面形成一種牢固的致密薄膜，隔離腐蝕介質(zhì)，從而達(dá)到保護(hù)金屬、防止磨蝕發(fā)生的目的。

2.5 嚴(yán)格控制井中的固相含量

出砂井中固相含量高加劇了抽油桿管的磨損，可采取措施避免或減少油井出砂，減少固相顆粒與抽油桿的磨損。

3 結(jié)束語(yǔ)

在全國(guó)各大油田的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，抽油桿柱的偏磨是一個(gè)長(zhǎng)期并廣泛存在的問(wèn)題，其影響因素也復(fù)雜多變。堅(jiān)持預(yù)防為主，治理為輔的理念從源頭盡量降低油井偏磨的風(fēng)險(xiǎn)，減少檢泵次數(shù)。一旦偏磨出現(xiàn)，要綜合考量，根據(jù)實(shí)際情況具體問(wèn)題具體分析，對(duì)癥下藥，針對(duì)不同的偏磨機(jī)理多措并舉，逐個(gè)擊破，最終提高油井效率，提高油田經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 肖宇，劉春花，綦耀光，等.抽油井偏磨機(jī)理及防偏磨技術(shù)分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2009，35（18）：81-83.

Mechanism Analysis and Preventive Measures of Oil Well

Qu Li-rong，Liou Li-zhi，Liou Gao-ling，Sun Hui zhu

In the process of oil extraction，the problem of partial grinding of tubing and sucker rod is very prominent，which can cause the oil pipe wear and the sucker rod break and so on，which affect the normal production of oil well.

oil well partial grinding；research；prevention

TE933.2

A

1003-6490（2017）06-0233-02

2017-05-02

2015 年國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目 — 有桿抽油泵泵卡原因分析與預(yù)防措施研究（201510705242）。

曲麗榮（1994—），男，山東諸城人，本科在讀，主要研究方向?yàn)槭凸こ獭?/p>