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垦东32区块抽油杆断脱因素研究及防治措施

方雄飞
【摘 要】抽油杆的断脱是影响油井正常生产的主要因素之一，近几年来，垦东32区块因抽油杆断脱造成的躺井越来越多多，通过对抽油杆断脱的资料进行了详细分析，确定了区块抽油杆断脱的主要影响因素为腐蚀与偏磨，本文结合目前区块的生产特点，找出抽油杆断脱的主要影响因素，探索抽油杆断脱的防治措施，最大限度地延长油井检泵周期，降低作业维护成本，提高经济开发效益。
【关键词】抽油杆；断脱；腐蚀；偏磨；防治措施
1.垦东32区块基本情况
新滩油田垦东32区块位于山东省东营市垦利县境内，新黄河口的南部，北、东、南三面环海，西邻孤东油田、红柳油田。构造上位于垦东凸起之上，它东临莱洲湾凹陷，南靠青东凹陷，西部通过垦东断裂带与孤南-富林洼陷相接，北部为一斜坡带与黄河口凹陷相连，是一个在前第三系潜山背景上发育起来的第三系超覆-披覆构造带。
垦东32区块一直以“加强工况分析、强化躺井预警”为思路，有效控制躺井，并积极做好抢扶井工作，区块躺井得到有效控制，自2008年以来，垦东32区块年躺井数分别为23、18、20、27、45口，2012年躺井率达到了3.95%，为近几年最高，从躺井解剖原因分类来看，2008-2012年垦东32区块躺井主要以杆断脱为主，占区块的90%，随着油田开发的深入，油井含水的不断升高，已进入中高含水开发阶段（综合含水87%），油井高矿化度、蒸汽吞吐、泵上掺水工艺等等，导致了抽油杆腐蚀、偏磨加剧，再加上抽油杆老化、使用修复抽油杆等问题，每年抽油杆断脱井次不断增加，造成躺井率居高不下，并且采油成本也不断上升。因此找出影响抽油杆断脱的主要原因及对策，延长抽油杆的使用寿命，对提高油井免修期，减少作业工作量，降低油田开发成本具有重要意义。
2.影响抽油杆使用寿命的因素
垦东32区块为普通稠油油藏。采油的抽油杆为高强度抽油杆，由于抽油杆长期受交变载荷和油、气、水以及腐蚀介质的共同作用，导致抽油杆偏磨腐蚀，偏磨会加剧腐蚀，从而导致抽油杆很容易发生断脱，使其成为机械采油中比较薄弱的环节。但导致抽油杆断脱的原因是多方面的，影响因素也错综复杂，主要应从以下几个方面进行剖析：
2.1抽油杆工作条件
抽油杆在工作过程中，遭遇不对称循环载荷的作用，上部光杆遭遇的载荷包含：抽油杆柱的载荷，液柱载荷，抽油杆柱、油管柱和液柱的惯性载荷，抽油杆柱在运动中受的摩擦阻力，抽油管柱和油管柱的弹性引起的振动载荷，由液击引起的冲击载荷，由井斜变更、螺纹不同心、悬绳器摆动等因素造成的扭力等七方面的力。而抽油杆柱遭遇的载荷随深度有所变更，如抽油杆柱载荷越往下越小，加高低部抽油杆柱所遭遇的上顶力的作用，在中和点以下抽油杆柱由遭遇张应力变成压应力，迫使抽油杆弯曲，增大了扭力和摩擦力，使得下部抽油杆工作条件更加恶劣。

2.2负荷变更引起的疲劳损坏分析
光杆负荷在高低冲程中是不同的，在保证产量的前提下，长冲程和小冲次可以使负荷变更最小，负荷的变更重要与光杆的冲程和抽油机悬点负荷有关。由于泵阀的作用，上冲程时抽油杆遭遇着液柱重量，下冲程时液柱的重量便作用在油管上。因此，上冲程开端时，举升的液柱重量会使抽油杆的负荷产生突然变更，冲次愈高负荷愈大，这种负荷的突变愈强烈。由于这种交变负荷的影响，导致了垦东32区块约占5%的抽油杆断脱。
2.3地层水腐蚀的影响
油井产出液矿化度较高，管、杆腐蚀严重，加剧了抽油杆的偏磨断脱，大部分井达到了20000mg/L以上，在开发过程中，该部分油井管杆腐蚀特别严重。主要表现在油管、抽油杆、套管、深井泵在生产过程中出现点蚀，逐渐扩大发展，造成油井油管管壁变薄导致漏失，抽油杆变细或者抽油杆接箍腐蚀穿透发生断脱等事故。由于这种交变负荷的影响，导致了垦东32区块约占90%的抽油杆断脱。
2.4偏磨的影响
抽油杆发生偏磨的原因也很多，归纳起来有：
a.井斜的影响：在斜井中，如果抽油泵在造斜点以下，油管会随着套管一起弯曲，导致抽油杆与油管发生严重摩擦。
b.交变载荷的影响：由于抽油杆和活塞受油管中液体阻力的影响，杆柱上、下受力不一致，在抽油杆柱上形成一个受力中和点，中和点上部杆柱受拉力，中和点下部杆柱受压力，受压的部分杆柱就会发生弯曲变形，与油管发生偏磨。
c.含水的影响：高含水使抽油杆工作介质由油润滑变为地层水润滑，润滑性能降低，摩擦系数增大，磨损加快，降低杆的强度，从而导致抽油杆断脱。
抽油杆断脱是偏磨和腐蚀交互作用的结果，不是磨损和腐蚀的简单叠加，偏磨加速腐蚀，腐蚀也加剧了磨损，二者结合具有更大的破坏性。
2.5油井带砂生产的影响
新滩油田经过多年的开发，油井出砂越来越严重。油井出砂导致地层亏空严重，防砂难度越来越大。尽管油井基本都采取了防砂措施，但有一些井防砂效果欠佳，油井带砂生产。一方面使泵磨损，另一方面也使抽油杆表面的沥青油脂被磨损掉，使抽油杆失去保护层导致磨损加剧。
总之，造成新滩油田垦东32区块抽油杆柱断脱的原因是多方面的，是多种原因共同作用的结果。但归纳起来主要有产出液的腐蚀严重、偏磨、油井带砂生产等原因。其中井液腐蚀占主导。
3.防治措施
就目前来看，垦东32区块以腐蚀为主要的原因，但偏磨和腐蚀是分不开的，腐蚀偏磨均是造成抽油杆断脱的主要原因。针对这种情况，我们具体做了以下工作：
3.1使用防腐抽油杆和高强度杆
抽油杆的材质耐腐蚀性差，是腐蚀的重要因素之一。因此，在抽油杆柱的表面涂上一层特殊防腐涂料，隔离抽油杆和产出介质，以达到保护抽油杆柱的目的。对不同的井应区别对待，偏磨腐蚀较严重的井，更换钢级较高的抽油杆。
3.2采用防腐节箍，减少腐化影响
目前，油井节箍腐蚀偏磨是垦东32区块的主要制约因素，因此，我们采用了防腐节箍来代替普通节箍，延长了节箍的使用周期，起到了较好的效果。
3.3采用连续抽油杆技术
连续抽油杆中间没有节箍，与常规抽油杆比较，消除了接箍的活塞作用，减少了抽油杆与油管之间的磨损，也减少了节箍的腐蚀。
4.结论及建议
（1）影响油井抽油杆断脱的因素是相当复杂的，而且在同一口油井往往伴随着多种因素的并存，互相参透，同时作用。但最重要还是抽油杆的疲劳损坏、机械磨损、腐化损坏三个方面的原因。
（2）抽油杆断脱问题的治理要保持以防杆断为重点，防治断脱相联合，实行整体治理的原则。
（3）延长抽油杆柱使用寿命的方法主要有合理治理管柱的腐蚀偏磨，合理调整生产参数，研究开展更为有效的防砂治砂技术。
【参考文献】
[1]李连波.抽油杆腐蚀机理研究.中国石油大学硕士学位论文，2008，4.
[2]李营波.抽油杆腐蚀断裂机理及其修复工艺的完善.胜利油田职工大学学报，2006，10.
[3]靳从起.抽油机井偏磨腐蚀机理及对策.石油机械，1999，05.
[4]赵福麟.油田化学.石油大学出版社.

-全文完-