抽油機井偏磨原因與治理對策分析

張海輝

摘要：抽油機采油作為一種傳統、技術成熟、適用范圍廣的采油技術，占據著原油開采領域絕對性的領導地位。然而，桿管偏磨現象時常發生，甚至造成桿管斷脫、漏失，縮短采出井免修期，增加維護費用。隨油田開發程度的增加，尤其在油田開發中后期，桿管偏磨現象愈發明顯，因桿管偏磨造成的檢泵作業數量逐年增加，占維護成本半數以上，已成為增加檢泵率、降低免修期的主要因素，是各大油田中后期開發的主要限制性因素之一。為解決這一問題，文中對桿管偏磨的原理進行了細致分析，并提出相應的解決方案，為防偏磨措施的進一步研究奠定了基礎。

關鍵詞：抽油機;偏磨;對策

抽油機井桿管偏磨問題一直是影響抽油機正常工作運行的主要因素，嚴重的情況可能造成抽油機井桿管斷裂，影響其正常生產運行，給企業帶來一定的經濟損失。我國大部分油田已經進入了開采的中后期，抽油機井桿管偏磨情況越來越明顯，維修成本逐年升高，成了制約各大油田中后期發展的重要因素。

1.油井桿管偏磨的原因分析

1.1井身結構

我國各大油田在采出井生產過程中，除了優先選用垂直井外，還會不可避免的選用斜井，以確保原油產量及開采合理化。因油管與垂直方向保持了一定角度，在抽油桿自身重力的作用下，沿抽油桿的徑向方向對油管內壁產生壓力。因壓力的存在，導致抽油桿接箍始終同油管內壁相接觸，在抽油桿往復運動運動的過程中，該接觸面的磨損程度會逐漸增大，一方面使抽油桿接箍外表面磨損直至斷裂失效，另一方面使油管內壁造成磨損直至穿孔失效。除自然井斜外，還有部分采出井是由于地層運動使套管變形，進而擠壓油管，使油管在垂直方向上發生一定程度的偏移，造成桿管偏磨

1.2抽油桿運動規律

在抽油桿做往復運動引起桿管偏磨的過程中，“失穩”為主要因素。當抽油桿進行下沖程運動時，在中和點上部的抽油桿重量由懸點承受，主要受拉力作用，抽油桿無彎曲變形;中和點之下的抽油桿因自身重力小于慣性力，當抽油桿整體做下沖程運動時，中和點下部抽油桿繼續向上運動，造成抽油桿彎曲，形成“失穩”現象。抽油桿在不斷彎曲、恢復的過程中，改變了抽油桿的振動頻率，使抽油桿易發生共振，加大了抽油桿的變形概率。“失穩-共振”相互促進，致使桿管偏磨的進一步加劇。“失穩”引發的偏磨為抽油機井的主要偏磨形式，亦是各油田的重點研究對象。

1.3泵徑

不同泵徑的抽油泵在油管內所占據的空間是不一樣的，小泵徑的抽油泵柱塞底端截面積較小，受環空液柱所產生的壓力也較小，在運動過程中，抽油桿下端的柱塞與泵筒摩擦阻力小，中和點相比大泵徑的抽油泵要更低，抽油桿振動小，發生“失穩”偏磨的概率遠低于大抽油泵。抽油泵柱塞與泵筒摩擦阻力隨抽油泵直徑的增加而增大，令抽油桿中和點的位置向井口方向上移，增加了中和點距抽油桿底端的長度，使該部分易于彎曲，造成桿管偏磨概率的增加。

1.4泵掛深度

偏磨率隨泵掛深度的增加呈現出明顯的上升趨勢。泵掛深度增加后，井身結構對采出井的影響愈發突出，井斜、地層運動等因素會增加套損及抽油桿、油管間相互摩擦的可能性，提升桿管偏磨的概率。此外，抽油桿的下行阻力會隨泵掛深度的增加而增大，使抽油桿在下沖程運動中和點上移、振動加大、穩定性變差，加劇了“失穩”現象的發生概率。

1.5進口回壓、井口盤根對抽油桿管偏磨的影響

基于抽油桿管的結構特性，油井井口存在一定的回壓，在井口回壓的作用下，抽油懸點載荷力會逐漸增大，井口回壓與抽油桿的重力系數有著密切的聯系，井口回壓的增加，相當于增加了抽油桿的重力，當抽油桿的重力超出了規定的負荷標準，就會造成泵的漏失，在井偏角的作用下，使得桿與管的摩擦力增大。井口盤根內壓力過大，會使得盤根與光桿間摩擦系數增加，在上沖過程中，容易使抽油桿彎曲。

1.6井偏角對抽油桿管偏磨的影響

在鉆井過程中，我們要考慮各個方面的影響因素，要注意各個小環節的問題，比如井偏角，鉆井中的井偏角一般小于3°。自然彎曲與螺旋彎曲存在較大的差異性，螺旋彎曲一般是在油管柱下部受力較大時才會出現，油管內部的彎曲點會緊緊壓在套管內壁上，使得內部受力不均勻。在正式鉆井過程中，我們糾偏的次數比較多，所以彎曲點可能多個，抽油桿也必然與套管有多個點接觸。

2.采油機井桿管偏磨的解決對策

2.1旋轉技術

旋轉偏磨技術的主要原理就是抽油桿的上下往復運動所產生的動能，利用專用裝置將動能轉換為抽油桿或者油管的旋轉能量，抽油桿在控制范圍內每日旋轉3到5圈，油管在控制范圍內每日旋轉4到6度，因此避免桿管出現較大的局部摩擦，使抽油桿或者油管出現脫斷、磨漏等，我們可以使用圓周摩擦代替桿管的單側摩擦，該技術通過在油田的不斷試驗后取得了良好的效果，在一些沉沒度較低、泵掛深度較大的采出井中比較適用。

2.2選擇油井合理沉沒度

游梁式抽油裝置對沉沒度的標準比較高，在正式運行之前，如果能夠確定好油井的沉沒度范圍，不僅可以有效提高裝置運行效率，還可以降低桿管磨損度。沉沒度對抽油桿的運行效率有著較大的影響，如果沉沒度過大，在游動閥關閉后，內部就會產生較大的吸入壓力，抽油桿受到上頂作用力產生桿彎曲，形成桿管偏磨，如果沖程固定閥處于關閉狀態，沉沒壓力就會增大，油管上下頂部受到的壓力較為直觀，這種內壓力會迫使油管彎曲，造成桿管偏磨。若沉沒度過低，油管就會失去環空液體作用，振控制動頻率就會增大，進一步增大桿管偏磨，所以要合理控制油井沉沒度，根據現實情況進行合理的調控。

2.3控制好井偏角

下加重桿的主要作用就是可以使抽油桿的中和點下移，這樣就會在一定程度上降低桿的自然彎曲度，減緩偏磨效果明顯。安裝防偏磨扶正接箍和防偏磨扶正器對于預防抽油桿管偏磨都有一定的作用，市場存在的種類比較多：既有滾輪扶正器，也有軸承扶正器，不同的扶正器其應用優勢不同，扶正器的性能指標受尺寸系數限制，所以我們一般采用高強度的合金鋼或者嚴格熱處理的扶正器，保證扶正器的整體強度達標。前面我們提高了鉆井過程中井偏角對抽油桿、油管偏磨的影響，所以我們要嚴格控制井偏角的變化系數，井偏角不能過大，防止改變桿管的受力狀態，擴大桿管偏磨。

2.4改變熱洗井工作制度

為了進一步降低桿柱運動摩阻，我們可以在油井環空的位置處添加大量的清蠟降粘劑，使出油通道中抽油桿與油管柱能夠維持在一個最佳穩定的位置。可以增大桿管的尺寸，使采出液的流道通暢，避免因為液體粘度增大引起流動阻力增加。

3.總結

針對于抽油桿管偏磨這一問題，我們需要從多個角度入手，采用多樣化的措施進行解決，對油井情況進行一個較為全面的分析，做好各個方面的對接工作。隨著我國石油開采進度的加快，對各個方面的工藝要求也越來越高，對抽油桿管的運用也更加頻繁，桿管偏磨問題愈加突出，為了石油開采的可持續性，相關人員要采用合適的防治措施規避此類問題。