非常規(guī)抽油桿在我國油田的應(yīng)用研究

王洪福 劉菊泉 趙明敏 馬元元

①中國石油集團長城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院 ②克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ③新疆正通石油天然氣股份有限公司

抽油桿是有桿泵抽油系統(tǒng)中最長的部分，既起連接抽油機與抽油泵的作用，又把抽油機的動力向下傳遞給抽油泵。傳統(tǒng)的鋼制抽油桿質(zhì)量大，在采油作業(yè)中需要用接箍將其連接入井，造成起下作業(yè)不連續(xù)，作業(yè)周期長，且生產(chǎn)中容易導(dǎo)致管桿偏磨、活塞效應(yīng)、表面易腐蝕等問題。為了解決這些問題，在長期的生產(chǎn)實踐中，研究和應(yīng)用了玻璃鋼抽油桿、連續(xù)抽油桿及鋼絲繩抽油桿。為了開采成功稠油或方便油管清蠟，研究和現(xiàn)場應(yīng)用了空心抽油桿。

1 玻璃鋼抽油桿

玻璃鋼耐腐蝕，質(zhì)量輕，適合應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)嚴(yán)重的抽油井和深井稠油，能夠減小抽油井驢頭懸點載荷，降低能耗，增加泵掛深度，還能夠顯著提高泵效。

玻璃鋼抽油桿不能承受壓力，所以在現(xiàn)場應(yīng)用中，一般采用玻璃鋼-鋼混合抽油桿進行生產(chǎn)。

玻璃鋼抽油桿成本高，抗彎和抗壓性能差，并且受井筒溫度的影響，所以也限制了其廣泛應(yīng)用。

2 空心抽油桿

傳統(tǒng)抽油桿是實心鋼桿，為了開發(fā)稠油，研究和應(yīng)用了空心抽油桿，在摻稀降黏、熱流體降粘、電熱降粘以及清蠟方面應(yīng)用廣泛，解決了不少稠油開發(fā)難題。

2.1 摻稀降粘技術(shù)

摻稀降粘技術(shù)是指從地面通過空心抽油桿往井下注入稀油，與稠油在井下混合，降低稠油粘度，改善采出液的流動能力，實現(xiàn)稠油開采。該技術(shù)在吐哈油田玉東油田和塔河油田等應(yīng)用較多。

2.2 熱流體降粘

空心抽油桿熱流體降粘技術(shù)是指從地面向油管內(nèi)注入熱水、熱油等熱流體，從而降低稠油粘度。一般有開式和閉式兩種循環(huán)工藝。

（1）開式循環(huán)工藝。熱流體從空心光桿和空心抽油桿向下注入，通過安裝在最下一根空心桿之上的單流閥流出，和抽油泵抽出的粘稠采出流體混合后，混合物在油管和空心抽油桿形成的環(huán)形空間上升，最后從井口流出。

一般地，最下一根空心桿的下面還會連接實心抽油桿，最后連接抽油泵。

（2）閉式循環(huán)工藝。閉式循環(huán)工藝也是下入空心光桿和空心抽油桿，下部采用實心抽油桿；地層流體從抽油泵進入油管后，進入空心抽油桿內(nèi)部，進而采出地面。熱流體通過抽油桿和油管形成的小環(huán)形空間進入，再從油管和套管形成的大環(huán)形空間返出。

在閉式循環(huán)工藝中，注入的熱流體和采出液不混合，這是閉式循環(huán)與開式循環(huán)的最大不同點。

2.3 空心抽油桿電加熱降粘技術(shù)

空心抽油桿電加熱降粘技術(shù)是在桿內(nèi)置入電纜，將電能轉(zhuǎn)變成熱能，提高井筒流體溫度，從而降低粘度，改善流體的流動性能。

外接交流電與空心抽油桿內(nèi)部的電纜線相連，通過空心抽油桿底部的終端裝置構(gòu)成回路，在電纜線與空心抽油桿桿體上形成集膚效應(yīng)，使空心抽油桿發(fā)熱，熱量傳導(dǎo)給稠油，粘度降低，達到改善其流動性的目的。

由于加熱降粘和防蠟只需要在油井上部進行，所以光桿和上部抽油桿為空心，而下部抽油桿為實心。

2.4 空心抽油桿清蠟技術(shù)

空心抽油桿洗井清蠟工藝是將洗井熱液通過空心抽油桿桿柱泵入井下，熱液經(jīng)抽油桿與油管的環(huán)空返回到地面。該工藝不僅打破了常規(guī)洗井技術(shù)中采用的油套環(huán)空洗井技術(shù)，解決了常規(guī)洗井技術(shù)中存在的問題；而且在洗井過程中不存在地層污染風(fēng)險，有效地解決了部分低滲油藏油井的洗井情況。

3 連續(xù)抽油桿

連續(xù)抽油桿一般根據(jù)材料不同分為鋼制連續(xù)抽油桿和碳纖維連續(xù)抽油桿。

3.1 鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿

勝利高原公司生產(chǎn)的鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿是半橢圓截面和圓截面且無接箍的鋼質(zhì)抽油桿，它選用優(yōu)質(zhì)合金鋼材料，運用先進制造工藝生產(chǎn)而得，具有高強度、高柔韌性和良好的可焊性，可以大幅度降低抽油桿失效頻率，減少與油管的磨損，極大提高作業(yè)速度，減輕勞動強度，增加油井產(chǎn)量。在勝利油田已得到廣泛應(yīng)用，年使用量在100萬米以上。該類抽油桿特別適合在深井、斜井和螺桿泵采油井中使用。

3.2 碳纖維連續(xù)抽油桿

碳纖維連續(xù)抽油桿一般由碳纖維復(fù)合材料和包覆材料組成。中間無接箍，存放時纏繞在滾筒上，占用空間很小。由于采用碳纖維材料，具有質(zhì)量輕、節(jié)能、耐腐蝕、耐疲勞、耐高溫的特點，還有效避免了管桿偏磨損失。大量現(xiàn)場應(yīng)用表明，碳纖維桿降低了耗電，減少了油管損壞，經(jīng)濟效益可觀，具有很好的應(yīng)用效果。

某油田先后在34口井進行了現(xiàn)場試驗，累計應(yīng)用碳纖維連續(xù)抽油桿超過5.3萬m，最大泵掛深度超過3000 m。有的學(xué)者還研究出了一套有別于傳統(tǒng)鋼制抽油桿沖程損失的方法，應(yīng)用于現(xiàn)場計算更加準(zhǔn)確。

在勝利油田純梁采油廠應(yīng)用的碳纖維連續(xù)抽油桿，整個是帶狀，其截面是32 mm×3.2 mm的矩形，整個長度可達5000多米。對碳纖維連續(xù)抽油桿的起下，需要專用的作業(yè)設(shè)備和隊伍，存在一定的局限性，另外纖維抽油桿具有彈性容易伸長的缺點。

4 鋼絲繩抽油桿

鋼絲繩抽油桿是一種較新型的抽油桿，它與傳統(tǒng)鋼質(zhì)組合式抽油桿在結(jié)構(gòu)上的最大區(qū)別是，大大減少了接箍，并且可靠性很高，檢修作業(yè)時間減少，抽吸阻力小，抽油效率提高，而且成本低，制造易，使用便，運輸方便等優(yōu)點。它的主體是普通鋼絲繩，外面一般包有防腐層，保護內(nèi)部鋼絲繩免受腐蝕。鋼絲繩抽油桿適宜在中小排量、深抽的油井中使用。在青海油田、遼河油田、大港油田、中原油田及大慶油田等較多應(yīng)用。

非常規(guī)抽油桿具有與傳統(tǒng)常規(guī)抽油桿的特點，有一定的局限性，其中空心抽油桿適合于開采稠油，連續(xù)抽油桿和鋼絲繩抽油桿需要專用起下設(shè)備，玻璃鋼抽油桿的投入較高。隨著技術(shù)的進步和研究的深入，將會有更多改進型的新型抽油桿在油田現(xiàn)場應(yīng)用。