陸梁油田作業區抽油井偏磨成因分析及對策研究

何明杰梁雪蓉陳海東盛學方

(1.新疆油田公司陸梁油田作業區,新疆克拉瑪依 834000;2.新疆克拉瑪依市職業技術學院,新疆克拉瑪依 836000)

陸梁油田作業區抽油井偏磨成因分析及對策研究

何明杰1梁雪蓉2陳海東1盛學方1

(1.新疆油田公司陸梁油田作業區,新疆克拉瑪依 834000;2.新疆克拉瑪依市職業技術學院,新疆克拉瑪依 836000)

陸梁油田作業區經過近11年的高速開發,隨著油田開發時間的延長,以及注入水質、機采參數、井下工具材質和油田回注污水量大等多方面因素的影響,造成了近兩年抽油井修井次數的上升,油管抽油桿發生偏磨情況的增加,嚴重影響了油田的正常生產。因此,如何提高修井作業施工效果,做好技術改造,是油田增產增效所面臨的一個不容忽視的重要問題。

偏磨 抽油井 防偏磨

1 前言

油井因為管桿偏磨而進行的檢泵作業，一方面影響了油井的生產時率，以及作業后油井排液降低了油井有效生產時率，直接影響了油井原油產量;另一方面也增加了油井維護性作業費用，同時由于油管抽油桿偏磨必然導致大量的油管抽油桿報廢，增加了能耗以及在崗員工的勞動強度，從而增加了油井的運行成本。如何有效控制和預防油井的偏磨己經成為控制油田生產成本、實現降本增效的有效途徑。

2 油井偏磨現象分析

2011年陸梁采油站共檢泵505次，其中發現存在偏磨現象的井有169口:18口井發生抽油桿被磨斷的現象;42口井發生油管被磨穿的現象;在其余109口井中，在其抽油桿上發現較明顯的偏磨痕跡。

原因及規律性分析:(1)井筒存在的自然井斜、拐點及井口對中。井斜和拐點是鉆井過程中必然會存在的，而當抽油桿沒有對中時，這些因素都會使得井下管柱偏離軸心位置，使抽油桿與油管接觸。(2)油井采出液含水率的影響。由于陸梁油田含水率整體有所增長，所以每口單井的含水率也有波動，當含水率上升迅速的時候，井內液體的物性參數亦會隨之快速改變，這樣就會對抽油機及井下管桿結構所受作用力產生影響。(3)油井沉沒度不合適及井下管柱老化損傷。油井沉沒度不合適主要是因為動液面太高、泵掛太深使得抽油桿下深太長，抽油桿經過井斜段和拐點的幾率增加，而且抽油桿下深太長，使其與油管接觸的長度增減，這也會增加偏磨現象出現的可能性。(4)采油生產參數不合適。根據2011年生產數據分析發現:當抽油機沖次越高時，油井出現偏磨現象的頻率也越高，不僅在已偏磨井的范圍內，而且比較所有相同工作制度的油井，發現依然是沖次越高，其偏磨現象出現的越頻繁。(5)封隔器坐封造成油管彎曲。目前陸梁油田帶封隔器的井中大部分是水平井和側鉆井，其中部分井數采用的是Z331-115皮碗式封隔器。這種封隔器是自封式，沒有坐封壓力所以對油管的影響較小，不易使油管產生大幅度彎曲。

圖1 防磨鋼珠扶正器結構圖

圖2 旋轉防偏磨抽油桿接箍結構圖

3 偏磨現象的對策研究

3.1 中性點的分析

在抽油桿柱往復運動的桿柱下行過程中，由于受到各種下行阻力的作用，使其上部受拉，下部受壓，會在某深度位置上出現受拉與受壓的平衡點，此時該點的軸向應力為零[1]。中性點也是桿柱受最大下行阻力時的拉壓平衡點。中性點下部的抽油桿柱容易發生桿管偏磨，從而引發抽油桿斷脫或油管磨破[2]。

3.2 扶正器種類分析

3.2.1 卡箍類尼龍扶正器

這種扶正器是由兩部分組成，利用一瓣的斜型導軌，插入另一瓣的凹槽內，借助內孔中的凸點或螺紋凸條實現與抽油桿抱緊的組合結構。其材質是尼龍V6，這種材料有彈性，具有明顯的特點:①尼龍的強度與油管相比要小一些，這樣對油管無傷害;②耐磨強度高;③磨后呈粉末狀，粉末被油流攜帶走，因此無碎渣，不卡泵。

3.2.2 防磨鋼珠扶正器

這種防磨鋼珠扶正器是在同類產品滾輪式扶正器結構上做了改進，克服了滾輪扶正器的滾輪軸易斷的問題，在一定的時間內延長了扶正有效期，但是隨著有效期的延長，又出現了新的問題，即滾珠槽被磨掉，使滾珠散落，扶正器失效，同時也可能造成卡抽油桿、卡泵的事故。（如圖1，2）

3.2.3 旋轉防偏磨抽油桿接箍

旋轉防偏磨抽油桿接箍的外工作面為三段與油管內壁曲率相同的圓弧曲面，與普通接箍的圓形外工作面相比，這種旋轉防偏磨抽油桿接箍在生產作業時能將接箍與油管的接觸由線接觸變為面接觸，使接觸面積增大，降低接觸應力，緩解抽油桿接箍與油管的偏磨程度。

3.3 采油生產參數

盡量保證柱塞的運動和驢頭的懸點運動同步，使抽油桿的中性點位置保持在柱塞部位，使得抽油桿在上下沖程中始終處于受拉狀態，防止抽油桿受壓彎曲，從而避免磨損。短沖程、高沖次會直接導致桿管偏磨加劇，因此，不論采用何種類型抽油機，應首先考慮選其最大沖程和低沖次組合。

4 結語

根據多篇文獻所提供的對抽油桿中性點的計算公式，編寫了符合陸梁作業區油井情況的中性點計算程序。并對治理桿管偏磨提出了一些方法和想法。論文取得以下結論:(1)在陸梁作業區，井斜和拐點是產生偏磨現象的客觀影響因素;采油生產參數、泵掛深度和含水率是主觀影響因素。(2)陸梁采油站的影響因素變化穩定，其中性點位置變化范圍較小。含水率大于65%，泵掛大于1200m時，偏磨現象的出現頻率較高。(3)石南采油站的影響因素變化快，其中性點位置變化范圍較大。含水率大于60%，泵掛大于1600m時，偏磨現象的出現頻率較高。(4)計算出較為準確的中性點位置有助于判斷偏磨井段位置，使扶正器產生更好的防偏磨效果。(5)目前合理的使用管柱強制扶正裝置和高剛度管桿組合的綜合應用可以有效地解決、延緩油井的偏磨現象。

[1]馬建杰等.抽油桿中性點的計算方法研究.鉆采工藝,2011,34(4): 63-65.

[2]王海斌.抽油桿受力分析及優化管理.江漢石油學院報,2004.26 (4):166-167.