油井管杆偏磨原因与防治_李庆国.pdf

2023 年 第 1 期 化学工程与装备 2023 年 1 月 Chemical Engineering&Equipment 77 油井管杆偏磨原因油井管杆偏磨原因与与防治防治 李庆国（大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江 大庆 163000）摘摘 要要：在这几年发展中，我国经济水平呈一个稳定增长的趋势，经济的增长使得我国对各项资源的需求急剧增加，特别是石油资源。从现实情况来看，我国对油田的开发逐渐进入高含水阶段，开发难度明显增加，而在这个过程中，还经常出现油井管杆偏磨的问题，增加了油井检泵的工作量，需要投入更多的维护成本，在一定程度上减缓了油井开采效率，不利于我国油田的稳定开采。造成油井管杆偏磨的问题是多样化的，在具体操作过程中，需要从现实情况出发，认真分析管杆偏磨原因，采取针对性的措施进行方式，推动我国石油产业的可持续发展。关键词：关键词：油井管杆；偏磨原因；防治措施 在油田油井生产过程中，绝大多数石油企业采用的是抽油机采油技术，这种技术有着一定的应用优势，但是在长期使用过程中，受多方面因素影响，容易出现油井管杆偏磨问题，影响其开采效率。随着对油田的深度开采，管杆偏磨现象越来越突出，因为开采难度的增加，需要采取注水、注聚等一系列措施，也间接加剧了油井管杆偏磨。油井管杆偏磨的危害是多方面的，这种问题的出现不利于油井开采，还会降低石油开采效率，为了更好保障石油开采效率，需要从具体情况出发，找出管杆偏磨原因，认真分析其影响因素，做好相关的防治工作。1 1 油井管杆偏磨危害分析油井管杆偏磨危害分析 在有杆机械采油中，由于抽油杆和油管之间存在着摩擦，导致杆断脱、管漏等问题，从而使得油井免修期缩短，极大程度上波及油井正常生产，增大作业及材料成本投入。根据资料统计，90%以上的油井均使用了有杆机械采油工艺，但由于井下特殊的高含水期、复杂的工作条件以及工作量大等因素，导致 50%的井出现了不同程度的偏磨性，而且随着斜井、侧钻井的增多，偏磨侵蚀的情况也日趋严峻。由于管杆偏磨会导致井下作业的次数增多，井下免维护周期缩短，作业材料费用大幅增加，从而对油井的产量和经济效益产生较大的影响。通过对油井管杆防偏磨技术和方法进行探讨，对油田的发展有着深远的影响。在有杆抽油系统中，由于抽油杆在油管上的移动和油管本身的运动是十分复杂的，导致了抽油杆和油管之间产生强烈的摩擦力，使得抽油杆和接箍出现磨损和油管的断裂，造成杆管报废。在高含水期，受高参数影响，导致卧式钻井次数的增加检查时间缩短虽然在水泵上安装了油管，但当游动凡尔关闭和固定凡尔开启时，管道会产生向上升的螺旋弯曲，而在抽油杆下降时，螺旋弯曲摩擦，同时，抽油杆与管道内壁还会产生摩擦力。由于油管在锚固和拉伸时，柱塞向下的抽油杆也会产生螺旋弯曲，而且这种弯曲和偏磨通常出现在距离泵体数百米的地方。2 2 油井管杆偏磨原因分析油井管杆偏磨原因分析 由于油井内部的结构原因，造成管杆的弯折，从而引起管杆偏磨。断裂部位的应力集中，在注水以后，断裂两侧的压力增加，使裂缝的压力不平衡，导致应力集中程度急剧增加。此外，底层的压力也是非均匀的，都会造成井眼轨迹的弯曲。所以造成管杆偏磨的一个重要因素就是由于井体内的结构改变。当油井产出液含水率超过 70%时，产生液体从油包水转变为水包油，管杆的油层表面原有的油润滑就会变成水份，润滑度大大降低，因而管杆的摩擦加剧。因腐蚀介质造成的管道壁表面出现了一些不均匀的凹痕，从而导致了管道的表面残余应力减少，从而增加了管杆的磨损。由于不同油井油层的压力存在差异性，原油在进入泵站时的状况也会有所不同。通常来说，低沉没度的井底压力很低，很少有流体进入到泵内部，容易造成供液不够，这样的话，泵筒里的液体就无法装满，会形成一个空气穴，出现液体冲击管道的情况，在瞬间增加了对抽油杆的压力，长期如此，就导致了管杆的弯曲和磨损。在抽油机的油泵周期内，由于油管的弹性和弯折，使下部的抽油杆受到压力不稳定。在持续向下的过程中，会遇到泵与活塞之间的半干摩擦、液体流动在活塞上所造成的阻力以及在钻进过程中对泵的浮力。由于上述各点的抗拉强度都远大于管杆底端的一次抽油杆，使其较低处易于出现不稳定的弯折，而这时的管杆受拉应力基本上是线性的，所以在接下来的冲程中，两杆之间会产生偏磨损伤。上行程时，液压柱力通过管道向抽油杆杆传递，中和点下的油管由于卸载而出现的弹性收缩引起的螺旋式弯曲，并使抽油杆受力呈线性状态，油管与抽油杆之间的摩擦是不可避免的。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.03078 李庆国：油井管杆偏磨原因与防治 3 3 油井管杆偏磨防止措施分析油井管杆偏磨防止措施分析 当前用于预防管杆偏磨的一种行之有效的措施是对管杆进行有效的扶正，其中常用的扶正器包括金属滚动扶正器和尼龙扶正器。根据以往扶正器使用情况，一般是对整个油井进行扶正，在每个抽油杆上安装一个扶正器，其中有卡装式、注塑式和其他类型的扶正器，它们的扶正方向一定要相同。在直、斜井中，有杆泵在抽油时，其抽油杆与油管内的管壁是互相接触的，在抽油过程中，它们会互相产生摩擦力，导致磨损。目前，该问题的处理办法是使用能旋转的抽油杆，使其四周都能受到磨耗，并能有效地避免抽油杆的偏磨，从而提高其使用年限 延长的尾部管道只能缓解管柱的弹性弯曲，需要结合管柱锚固，管柱锚固分为三种：机械预张力锚固、液压张力锚固和支承式锚固。虽然采用机械预张力锚固技术是防止管道发生弯折的最好方法，但是由于其施工工艺烦琐，而且在取出过程中存在着安全隐患，容易出现卡孔现象，故目前这项技术尚未广泛应用。虽然可以通过液压张力锚固使管道柱锚固在最大伸长位置，但在锚固和收缩时，锚杆会对套管造成破坏。支承式锚固只能阻止管道的底部移动，从而改善泵的效率，但因泵上部的压力造成的螺旋弯较大，会使泵体的偏磨性加剧，这是最不能使用的固定方法。油管旋转装置，为了克服某些特别难以解决偏磨问题的管杆，必须使用旋转式的井口，将单一性的摩擦力转变成对整个油管的表面摩擦力，可以有效地防止偏磨，提高油管的使用年限。旋流型活塞型抗偏磨型抽油泵，该泵能有效地避免柱塞的磨损，避免出现沙卡现象，从而增加泵的工作效能，延长泵的使用年限。该泵基本上可以避免出现油管的偏磨损现象。双冲程均衡抗磨损效率油泵，该泵是一种高效节能的抽油泵，该泵工作时，下冲程进行一次排油，从而使泵的工作性能得到了改善。通过上、下行程同步排出润滑油，降低了工作负载，有效地降低了油井管杆的偏磨。活塞下压型抗偏磨抽油泵，其基本特点是增加了抽油杆扶正器，并利用了管杆旋转结构，在泵体上部杆柱设置了加重杆，整个抽油泵运行情况较为稳定。大流道抽油机整筒抗偏磨，改变了整筒泵的流路，采用增大过流区域的方法，并对整筒流道进行了优化，并依据球座的孔径大小，对游动凡尔进行了优化。首先将活塞与泵筒的二级间隙调节到三级间隙，并将原来的活塞下端的倒坛式阀门盖换为四倾斜的三圆弧形状，以增加过流面积。4 4 结结 语语 通过对油井偏磨原因的分析，不难发现，造成油井偏磨的因素是多方面的，并不是单一性的问题因素。所以在采取防治措施的时候，需要从整体角度出发，做好全面分析，采用合适的防治措施，确保对油井管杆偏磨的有效控制。油井管杆偏磨造成的影响是多方面的，作为石油企业，对于这一问题需要重视起来，做好各个方面的协调工作，加强整体管控力度，积极应用扶正器、调增优化生产参数，这些都能在一定程度上缓解油井管杆偏磨，更好的我国石油企业的可持续发展。参考文献参考文献 1 浦冬梅,吴雪琪,刘东海.关于油井管杆偏磨的原因分析及防治探讨J.石油工业,2018(26):54.2 安宇,刘必渝,张近东.关于管杆偏磨原因及防治对策探讨J.内蒙古化工,2018(1):28.3 邵春燕,天于,贺建奎.有杆泵抽油井防偏磨及腐蚀技术研究应用J.石油工业,2017(27):12.