油井偏磨機理分析及預防對策

曲麗榮，劉立志，劉高靈，孫會珠

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

油井偏磨機理分析及預防對策

曲麗榮，劉立志，劉高靈，孫會珠

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

在有桿泵采油過程中，油管和抽油桿柱的偏磨問題十分突出，會造成油管磨損、抽油桿斷裂等問題，影響油井的正常生產。

油井偏磨；研究；預防

有桿泵采油是將地面能量通過抽油桿、抽油泵傳遞給地下流體，從而將地下油氣開采到地面的方法。有桿泵采油是石油開采中最主要的方式，在我國各大油田所廣泛采用。但是，在這種采油方法中，抽油桿柱和油管柱的偏磨問題常困擾著現場的技術人員和采油工程師。由于抽油桿柱會引起斷桿、油管磨損等問題，嚴重影響油井的正常運行，降低油井的系統采油效率，增加檢泵頻率，大大地增加采油成本。本文就油井偏磨狀況的主要原因進行了研究，并根據其偏磨的特點，提出了相關的預防對策。

1 油井偏磨機理

油井生產中，油管與抽油桿在井筒中都有一定的彎曲，特別是抽油桿在油管內的彎曲極為復雜，呈空間螺旋線形狀，因此桿管之間的摩擦是客觀存在的[1]。

1.1 井斜

井斜是目前造成油井偏磨的主要原因，也是造成偏磨強度最大的因素。在斜井中，由于抽油桿柱受到重力影響，導致重心偏向下方管壁。油井生產過程中，抽油桿在往復運動時會與油管產生偏磨。

1.2 套管變形

地層蠕變等原因會引起套管變形乃至彎曲。在油管彎曲程度小的地方，抽油桿柱的接箍與油管內壁產生摩擦，因摩擦接觸面積較大，偏磨較輕。而在彎曲程度大的地方，除抽油桿接箍與油管內壁產生摩擦外，抽油桿柱本身也會與油管產生摩擦，因此，在這種情況下會加重抽油管柱的偏磨情況。

1.3 油管蠕動

主要是在交變載荷的作用下，蠕動的油管加劇與抽油桿的摩擦，或與套管偏磨，因油管彎曲造成偏磨主要在泵上部500m 以內，即中性點以下到泵的位置。

1.4 油井結蠟和油質

根據調查資料顯示，國內外油田的油井均有結蠟現象，油井結蠟造成結蠟點以上抽油桿在下行程中受到更大的阻力，造成彎曲偏磨；原油黏度過大使抽油桿上下沖程阻力均增大，加劇偏磨。

1.5 油井出砂

出砂井中固相含量高，隨著抽油桿上下往復運動，砂礫與桿管不斷摩擦，加劇了抽油桿管的磨損。

1.6 產出液催化作用

由于井筒內含 O2及其他腐蝕氣體如 CO2、H2S 等，對井筒內的金屬產生腐蝕，使管、桿表面粗糙度增加，摩擦力增大。同時，隨著生產的進行，油井產出液含水量會不斷升高，黏度逐漸降低，當含水達到一定比例時，產出液由油包水型變為水包油型，管桿表面也由親油性變為親水性，且含水越高、礦化度越大，管桿腐蝕速率越大、偏磨越嚴重。另一方面，桿、管間的油、蠟潤滑作用將大為減小，磨損加劇，又產生新的創面。

2 油井偏磨預防對策

近年來，通過對偏磨機理的研究以及防偏磨技術的發展，已形成了許多有效防偏磨措施。雖然這些技術沒有從根本上解決油井偏磨問題，但都不同程度的延長了油井的免修期。

2.1 利用扶正器減少偏磨

在容易發生偏磨的井段加裝抽油桿扶正器、扶正接箍、以及扶正環等。下入防偏磨扶正器后，由于避免了抽油桿與油管直接摩擦，增大了與油管的接觸面積，因而可以有效地減緩桿管偏磨速度，但扶正器減小了抽油桿與油管間的過流面積，增加了懸點的上行載荷，目前只能作為一種輔助措施配合使用。

2.2 活塞下部安裝加重桿

如果在活塞上部加加重桿，受油管空間限制，活塞上部桿柱仍然是堯性桿狀態，存在失穩現象，應存在偏磨現象。因此，將加重桿安裝于活塞下部，使抽油桿柱中和點下移，確保桿柱在上下沖程中始終處于受拉狀態，減輕或消除抽油桿柱的螺旋彎曲。該方法可以改善桿柱受力狀況，對減緩桿管偏磨有一定的效果，但只適用于偏磨不嚴重的油井，而且目前對加重桿的選用長度尚不能準確把握。

2.3 采用雙向保護接箍

雙向保護接箍防偏磨技術是近幾年新發展起來的防抽油管柱偏磨技術，其原理是針對機械磨損和化學腐蝕協同作用造成的接箍磨損，從而引起抽油桿柱偏磨的情況，在普通接箍表面涂抹一層耐磨耐蝕減摩涂層，利用其特性防止和減緩抽油桿和油管的磨損，從而降低偏磨的程度。

2.4 采用緩蝕劑技術

油井緩蝕劑會在油管內壁形成的保護油膜，起到潤滑作用，可降低桿管之間的摩擦系數，減少桿管的磨損。另外通過緩蝕劑與金屬表面的化學吸附，在金屬表面形成一種牢固的致密薄膜，隔離腐蝕介質，從而達到保護金屬、防止磨蝕發生的目的。

2.5 嚴格控制井中的固相含量

出砂井中固相含量高加劇了抽油桿管的磨損，可采取措施避免或減少油井出砂，減少固相顆粒與抽油桿的磨損。

3 結束語

在全國各大油田的實際生產過程中，抽油桿柱的偏磨是一個長期并廣泛存在的問題，其影響因素也復雜多變。堅持預防為主，治理為輔的理念從源頭盡量降低油井偏磨的風險，減少檢泵次數。一旦偏磨出現，要綜合考量，根據實際情況具體問題具體分析，對癥下藥，針對不同的偏磨機理多措并舉，逐個擊破，最終提高油井效率，提高油田經濟效益。

[1] 肖宇，劉春花，綦耀光，等.抽油井偏磨機理及防偏磨技術分析[J].內蒙古石油化工，2009，35（18）：81-83.

Mechanism Analysis and Preventive Measures of Oil Well

Qu Li-rong，Liou Li-zhi，Liou Gao-ling，Sun Hui zhu

In the process of oil extraction，the problem of partial grinding of tubing and sucker rod is very prominent，which can cause the oil pipe wear and the sucker rod break and so on，which affect the normal production of oil well.

oil well partial grinding；research；prevention

TE933.2

A

1003-6490（2017）06-0233-02

2017-05-02

2015 年國家大學生創新創業計劃項目 — 有桿抽油泵泵卡原因分析與預防措施研究（201510705242）。

曲麗榮（1994—），男，山東諸城人，本科在讀，主要研究方向為石油工程。