有桿采油泵井管桿偏磨原因分析及防治措施

朱甜甜

摘要：有桿采油泵井管桿偏磨屬于國(guó)內(nèi)外油田開(kāi)采過(guò)程中很容易發(fā)生的問(wèn)題，尤其是在一些開(kāi)采階段進(jìn)入到中后期的油田當(dāng)中，管桿偏磨的發(fā)生率以及嚴(yán)重程度均有明顯提高，這也導(dǎo)致油田開(kāi)采的效率以及成本持續(xù)提高，同時(shí)對(duì)于作業(yè)的效率也會(huì)形成直接影響。對(duì)此，為了更好的提高采油工作效率，本文簡(jiǎn)要分析有桿采油泵井管桿偏磨原因分析及防治措施，希望可以提供一定指導(dǎo)性幫助。

關(guān)鍵詞：有桿采油泵井;管桿;偏磨;原因;防治措施

引言

偏磨屬于有桿采油泵井當(dāng)中管桿比較容易發(fā)生的一種現(xiàn)象，在石油開(kāi)采過(guò)程中偏磨的發(fā)生很難避免，為了更好的提高油井的開(kāi)采效率，規(guī)避井內(nèi)管桿發(fā)生偏磨從而導(dǎo)致其他相關(guān)機(jī)械設(shè)備發(fā)生損傷，就必須做好偏磨問(wèn)題的針對(duì)性處理，從而維護(hù)機(jī)械設(shè)備的使用壽命以及開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)此，探討有桿采油泵井管桿偏磨原因分析及防治措施具備顯著實(shí)際意義。

1.偏磨的基本原理

對(duì)于不同類型的有桿采油泵井而言，其偏磨的形成機(jī)制并不相同。對(duì)于斜井而言，因?yàn)槠浔旧砭痛嬖谝欢ǖ膬A斜角度，同時(shí)傾斜角度相對(duì)比較大，此時(shí)抽油井一旦在抽油過(guò)程中對(duì)桿形成受壓，便會(huì)促使抽油桿出現(xiàn)發(fā)生力失衡的表現(xiàn)，此時(shí)便會(huì)發(fā)生偏磨問(wèn)題^[1]。這一種偏磨的問(wèn)題發(fā)生和直井作業(yè)最大的差異在于斜井當(dāng)中的抽油桿主要是因?yàn)榫鄣淖兓兓瑥亩纬晒軛U的偏磨。對(duì)于直井而言，在出現(xiàn)偏磨時(shí)主要是指管和桿之間并沒(méi)有明顯的傾斜和角度變化時(shí)發(fā)生的偏磨，其主要是發(fā)生在井管位移量相對(duì)比較小的作業(yè)當(dāng)中。在抽油桿處于井管的中間位置時(shí)，從而保障管和桿之間不會(huì)出現(xiàn)明顯的碰撞，此時(shí)有效的摩擦?xí)母次恢贸霈F(xiàn)，之后再開(kāi)采中井下的作業(yè)會(huì)出現(xiàn)多種受力，例如抽油桿的本身重量與液柱形成的沖擊力、壓力以及柱塞底部液體的作用力、活塞和泵筒之間的摩擦力等。在這一些外力的影響之下，桿柱的受力會(huì)向著某一個(gè)方向進(jìn)行變化，此時(shí)便會(huì)出現(xiàn)偏磨。因?yàn)槌橛蜅U本身具備細(xì)長(zhǎng)的外觀以及比較強(qiáng)的柔性，此時(shí)在抽油桿柱上會(huì)形成一個(gè)中和點(diǎn)，也就是抽油桿本身的重心。在抽油桿重心位置上，以為設(shè)備向上的拉力影響，會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)垂直的單向力，在無(wú)外界力影響時(shí)力的方向會(huì)保持和地心相同，在抽油桿重心位置之下，桿柱會(huì)遭受本身重量與軸向壓力的影響，此時(shí)兩種方向的力影響時(shí)便會(huì)導(dǎo)致管桿彎曲問(wèn)題的發(fā)生，從而導(dǎo)致重心發(fā)生偏移，促使抽油桿出現(xiàn)彎曲磨損。

2.偏磨的形成因素

2.1井眼軌跡

在斜井當(dāng)中因?yàn)榫鄢霈F(xiàn)了偏移，從而導(dǎo)致井管和抽油桿之間出現(xiàn)摩擦，這一種摩擦普遍是因?yàn)榫廴鄙僖?guī)則運(yùn)行，從而導(dǎo)致井眼出現(xiàn)彎曲問(wèn)題，此時(shí)發(fā)生應(yīng)力角度的變化，或者是水平方向的位移變化^[2]。

2.2油井含水影響

油井在不如高含水開(kāi)采期的同時(shí)，一旦油井當(dāng)中所含有的水量會(huì)超出74%，此時(shí)便會(huì)出現(xiàn)液換的問(wèn)題，并將原本的“油包水型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤八托汀保瑥亩偈构軛U的表面喪失原本的保護(hù)層，促使水和采油設(shè)備的金屬配件之間相互接觸，提升金屬的腐蝕效率，促使原油丟失本身的潤(rùn)滑效果^[3]。在井液當(dāng)中提升含水的同時(shí)，整體重量也會(huì)隨之提升，管桿之間的潤(rùn)滑系數(shù)也會(huì)明顯的下降，荷載與阻力也會(huì)明顯的提升，從而導(dǎo)致抽油桿之間出現(xiàn)變化，導(dǎo)致油井和抽油桿之間出現(xiàn)持續(xù)性摩擦。

2.3生產(chǎn)參數(shù)

油井在生產(chǎn)過(guò)程中參數(shù)的便會(huì)會(huì)導(dǎo)致抽油桿的直徑、沖程、沖刺以及泵掛的深度發(fā)生明顯的改變，此時(shí)高沖程的生產(chǎn)方式會(huì)間接提升沖擊壓力，同時(shí)管桿的振動(dòng)荷載也會(huì)明顯的提高，再加上交變荷載的影響問(wèn)題，從而導(dǎo)致管桿之間發(fā)生傾斜，促使井管和抽油桿之間的接觸面積異常提升，促使兩者之間的摩擦力顯著提升。

3.偏磨的預(yù)防控制措施

按照形成管桿偏磨的原因以及形成的規(guī)律，為了更好的預(yù)防偏磨問(wèn)題的發(fā)生，下面提出幾點(diǎn)有效的防治措施。

3.1抽油桿預(yù)防偏磨技術(shù)

首先，加重桿屬于預(yù)防桿柱底部抽油桿彎曲問(wèn)題的有效措施，其能夠促使桿柱的中和點(diǎn)逐漸移動(dòng)，并逐漸降低桿柱的交變應(yīng)力的幅度，逐漸延長(zhǎng)抽油桿的疲勞斷裂的周期。其次，為了有效的規(guī)避抽油桿與油管之間的直接接觸問(wèn)題，可以在中和點(diǎn)之下的抽油桿中假裝扶正器，從而實(shí)現(xiàn)管桿磨損問(wèn)題的有效預(yù)防。最后，需要在抽油桿旋轉(zhuǎn)裝置方面及時(shí)改變管桿的接觸面，并從以往的單側(cè)偏磨轉(zhuǎn)變?yōu)閳A周性偏磨，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油桿的使用壽命延長(zhǎng)。采用定時(shí)的旋轉(zhuǎn)管桿的措施，促使抽油桿的偏磨位置出現(xiàn)變化，從而間接延長(zhǎng)抽油桿的使用壽命。

3.2油管預(yù)防偏磨技術(shù)

首先，應(yīng)用液壓油管錨實(shí)現(xiàn)對(duì)以往機(jī)械性油管錨的提地啊，預(yù)防油管伸縮或徑向移動(dòng)的問(wèn)題，在無(wú)封隔器的基礎(chǔ)上，在全井段生產(chǎn)井中應(yīng)用油管錨，液壓油管錨在接入泵上之后，在油井生產(chǎn)中油管套的壓力差會(huì)有一定程度提升（一般在0.3MPa以上），此時(shí)錨爪會(huì)卡在套管的內(nèi)壁上，從而實(shí)現(xiàn)油管的鎖定。對(duì)于帶有封隔器的油管柱而言，可以應(yīng)用改進(jìn)之后的液壓油管錨配套的伸縮管，實(shí)現(xiàn)泵上油管的鎖定，應(yīng)用常規(guī)的Y211、Y221封隔器的井實(shí)現(xiàn)對(duì)封壓力的控制，從而緩解油管受壓變形問(wèn)題的發(fā)生。其次，對(duì)于油管旋轉(zhuǎn)的裝置而言，油管旋轉(zhuǎn)的裝置需要座在四通基礎(chǔ)上，借助地面的旋轉(zhuǎn)促使井下的油管隨著旋轉(zhuǎn)，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)偏磨位置的變化，從而實(shí)現(xiàn)油管壽命的適當(dāng)延長(zhǎng)。最后，對(duì)于分層的開(kāi)采油井而言，應(yīng)當(dāng)盡可能采用簡(jiǎn)化的管柱，采用丟手關(guān)注的方式可以有效的規(guī)避因?yàn)樽鈱?dǎo)致油管彎曲或形成偏磨，同時(shí)還能有效的規(guī)避因?yàn)橛凸苋鋭?dòng)所導(dǎo)致的封隔器解封失敗問(wèn)題，簡(jiǎn)化管柱節(jié)省油管使用量促使下一次的作業(yè)程序逐漸簡(jiǎn)化，同時(shí)還可以更好的實(shí)現(xiàn)防偏磨與防砂等工藝。

3.3做好常規(guī)管理工作

首先，在平常的作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)在保障產(chǎn)量的同時(shí)，盡可能選擇合理的泵徑，并將工作的方式從段沖程、高沖刺變更為長(zhǎng)沖程與低沖刺，這樣的方式可以有效減少同時(shí)間內(nèi)管桿的摩擦壓力，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)抽油桿與管桿的使用壽命。其次，需要定時(shí)做好井筒的清理工作。按照動(dòng)態(tài)的資料變化，需要定時(shí)做好井筒的清理管理工作，可以適當(dāng)?shù)臏p少關(guān)注的壓力，減少地面防臘措施不合理引發(fā)偏磨問(wèn)題的可能性。最后，需要做好防腐與緩蝕工作。在井液的作業(yè)過(guò)程中，因?yàn)榫旱母g性相對(duì)比較強(qiáng)，所以油井當(dāng)中普遍需要適當(dāng)加入緩蝕劑，借助緩蝕劑在金屬的表面形成保護(hù)層，這一層可以促使金屬本身和腐蝕介質(zhì)之間有效隔離，從而對(duì)金屬形成保護(hù)性作用，預(yù)防腐蝕問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)還需要借助油井的緩蝕劑實(shí)現(xiàn)對(duì)油管內(nèi)部的保護(hù)，提高潤(rùn)滑的效果從而減少摩擦系數(shù)，降低偏磨問(wèn)題的危害性。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在油井的作業(yè)過(guò)程中，管桿之間因?yàn)槠x從而導(dǎo)致摩擦問(wèn)題的不斷加重，這一現(xiàn)象相對(duì)比較常見(jiàn)，同時(shí)對(duì)于整個(gè)油井的工作質(zhì)量、開(kāi)采效率會(huì)形成嚴(yán)重影響，長(zhǎng)期發(fā)展后還會(huì)導(dǎo)致危害性后果的發(fā)生。因?yàn)椴煌钠x方式，會(huì)形成不同的偏離磨損問(wèn)題，從而對(duì)油井的作業(yè)發(fā)展與進(jìn)展形成不同的負(fù)面影響。對(duì)此，想要有效的規(guī)避管桿之間的磨損問(wèn)題，就必須從管桿的磨損原理著手，針對(duì)性分析管桿偏磨的發(fā)生原因，提出針對(duì)性預(yù)防及控制措施，從而提高油田的開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)油井持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]魏航信，徐建寧，趙亞杰，etal.特低滲透及致密油藏低產(chǎn)井有桿泵采油參數(shù)優(yōu)化方法[J].石油鉆探技術(shù)，2017，14（23）：144-145.

[2]牛文杰，李輝，余焱群，etal.抽油機(jī)井桿管偏磨可視化仿真方法研究[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2016，38（8）：1695-1701.

[3]劉國(guó)強(qiáng).復(fù)雜煤層氣井修井原因分析及檢桿工藝試驗(yàn)[J].石油鉆采工藝，2016，38（4）：540-544.