有桿采油泵井管桿偏磨原因分析及防治措施

于洪潤(rùn)(大港油田采油三廠修井管理中心準(zhǔn)備室， 河北 滄州 061023)

有桿采油泵井管桿偏磨原因分析及防治措施

于洪潤(rùn)(大港油田采油三廠修井管理中心準(zhǔn)備室， 河北 滄州 061023)

有桿采油泵井管桿偏磨現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)外油田開采與運(yùn)行過程中是一個(gè)普遍存在的問題。尤其是一些開采階段正處于中后期的油田，有桿采油泵井管出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象最為明顯。造成油田在開采運(yùn)用過程中不斷出現(xiàn)停運(yùn)、損耗等現(xiàn)象，以此增加了施工難度，提升了開采成本。因此，本文針對(duì)有桿采油泵井管桿偏磨現(xiàn)象進(jìn)行分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外偏磨技術(shù)的的原理，制定出防治有桿采油泵井管桿偏磨的辦法。

有桿采油泵井；管桿偏磨；原因分析；預(yù)防措施

磨損是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中所存在的一個(gè)普遍現(xiàn)象，尤其是在石油開采之中，油桿采油泵井管桿出現(xiàn)偏磨是十分常見的問題。因此，為了提升油井開采水平，避免井內(nèi)管桿因?yàn)槠ザ斐蓹C(jī)械設(shè)備的損失，降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命、增加運(yùn)營(yíng)成本與開采難度，需要引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與管理體系，制定出合理的設(shè)備維護(hù)方略，提升管理理念。

1 偏磨機(jī)理

(1)直井中的偏磨 在直井中發(fā)生偏磨，主要是指管與桿之間相對(duì)于井沒有發(fā)生明顯的傾斜與角度的變化，這種情況主要發(fā)生在井管位移比較小的作業(yè)中。只有抽油桿在井筒的中間位置，才能夠保證管與桿之間不會(huì)發(fā)生任何的接觸，有效從摩擦的根源避免摩擦。然而在油田實(shí)際開采作業(yè)中，井下作業(yè)受多種因素影響，使桿受多方面“力”的影響，例如抽油桿的自重、由液柱產(chǎn)生的壓力、液擊力、柱塞受底部液體的作用力、活塞內(nèi)與泵筒之間的摩擦力、桿柱與箍接觸時(shí)所承受的阻力等。在這些系統(tǒng)外力的影響下，桿柱受力而朝某一方向發(fā)生彎曲或者是傾斜，以此導(dǎo)致井管與桿柱之間產(chǎn)生偏磨。由于抽油桿是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的柔性桿，在抽油桿柱上有一個(gè)“中和點(diǎn)”，即抽油桿的“重心”位置。在抽油桿“重心”位置以上，受設(shè)備向上的拉力作用，這是一個(gè)垂直向上的單向力，不受外界影響，力的方向始終與地心保持垂直。因此，抽油桿上方的桿徑不會(huì)發(fā)生彎曲。在抽油桿“重心”位置以下，桿柱受自身的重量和軸向壓力的影響，這是兩個(gè)方向的力所產(chǎn)生的一個(gè)合力，在二者保持平衡時(shí)，抽油桿不會(huì)發(fā)生任何的彎曲。但是，當(dāng)抽油桿的軸向壓力改變時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致合力的重心發(fā)生偏移，以此導(dǎo)致抽油桿發(fā)生彎曲磨損。

(2)斜井中的管桿偏磨 斜井自身存在一定的傾斜角度，且這個(gè)傾斜角度比較大。因此，這種抽油井一旦抽油桿受壓，就會(huì)立即導(dǎo)致抽油桿發(fā)生力的失衡，以此產(chǎn)生偏磨。這種偏磨現(xiàn)象與直井作業(yè)最大的區(qū)別就是，斜井中的抽油桿是因井眼的變化而變化，以此造成管桿之間產(chǎn)生磨損。

2 偏磨的影響因素

(1)井眼軌跡 在斜井中，因井眼發(fā)生偏移，以此導(dǎo)致井管與抽油桿之間發(fā)生摩擦。多數(shù)是因?yàn)榫蹧]有規(guī)則，以此造成井眼發(fā)生彎曲，導(dǎo)致角度的變化，或者是水平方向的位移發(fā)生改變。

(2)油井含水的影響 油田步入高含水開采期時(shí)，一旦油井中所含的水量超過74%的時(shí)候，就能夠發(fā)生液換現(xiàn)象，將原有的“油包水型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤八托汀保源藢?dǎo)致管桿表面喪失“原油”重要保護(hù)層，導(dǎo)致水與采油設(shè)備上的金屬配件相接觸，增加金屬的腐蝕速率，導(dǎo)致原油失去原有的潤(rùn)滑作用。當(dāng)井液中的含水增加，總重量也會(huì)隨之增加，管與桿之間的潤(rùn)滑系數(shù)明顯下降，荷載和阻力顯著增加，導(dǎo)致抽油桿發(fā)生形變，增加油井與抽油桿之間不斷的發(fā)生摩擦。

(3)油井生產(chǎn)參數(shù) 油井產(chǎn)生參數(shù)主要是指抽油桿的直徑、抽油機(jī)沖次、沖程、泵掛的深度。高沖次生產(chǎn)井的沖次增加，管桿的振動(dòng)載荷會(huì)隨之增加。再加上交變載荷的影響，造成管桿發(fā)生偏斜，導(dǎo)致井管與抽油桿之間的接觸面積增大，導(dǎo)致二者之間發(fā)生摩擦。

3 防止管桿偏磨的技術(shù)對(duì)策

其一，完善抽油桿的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)，提升井管與桿的耐磨性能。結(jié)合抽油桿產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象的規(guī)律，對(duì)抽油桿安裝“扶正器”，以此減緩井管與桿之間的摩擦。

其二，低坐封載荷封隔器和坐封噸位控制器對(duì)需要封層的油井進(jìn)行分層處理，讓泵的上油管能夠保持在平衡的受拉狀態(tài)，避免力的不平衡導(dǎo)致抽油桿發(fā)生偏斜，以此降低抽油管的摩擦系數(shù)，提升抽油桿的抗磨擦效果。

其三，在桿柱底部配置一部分加重桿，改善桿柱受力狀況，使桿柱在上下沖程中始終處于受拉狀態(tài)，減輕因交變載荷引起的抽油桿彎曲變形。

其四，對(duì)抽油桿的接箍材質(zhì)與處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，有效提升抽油桿的耐磨性與抗腐蝕性。

其五，在保證油井充足地層供液的情況下，抽油機(jī)的生產(chǎn)參數(shù)盡可能選用低沖次和長(zhǎng)沖程，有效提升抽油桿的稱重能力，降低管桿之間的摩擦。

其六，提升對(duì)油井作業(yè)的監(jiān)控力度，有效把握抽油管的偏磨情況，及時(shí)對(duì)抽油管的偏磨現(xiàn)象進(jìn)行處理。

4 結(jié)語(yǔ)

在油井作業(yè)中，管與桿之間因管桿的偏離而產(chǎn)生一定的摩擦，是十分常見的一種現(xiàn)象，但是不同的偏離方式，會(huì)產(chǎn)生不同的磨損現(xiàn)象，對(duì)油井作業(yè)的進(jìn)展存在著不同的影響。因此，想要避免管與桿之間發(fā)生機(jī)械磨損，需要從管與桿發(fā)生偏磨的機(jī)理入手，制定出相應(yīng)的改進(jìn)策略，防止抽油管發(fā)生偏離，以此對(duì)癥下藥，將問題及時(shí)有效的解決，提升油田開采效率與質(zhì)量。

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