HY級超高強度抽油桿在文南油田中的應用

王躍華（中國石化中原油田分公司采油四廠工藝研究所）

HL級高強度抽油桿廣泛用于文南油田上，其大多設計為三級桿組，但不適用于全井4 in套管和側鉆井等有特殊需求的抽油井中。另外，三級桿組還導致抽油機井懸點載荷過大[1]，進而對地面提升設備要求過高；同時為了保障文南油田中后期油氣的可持續開發，需要逐步增加對低液面、低產能油井采取泵掛加深措施井次。針對諸多因素，結合油井節能降耗生產要求，在文南油田中應用了“HY級超高強度抽油桿深抽”技術。由于HY級超高強度抽油桿具有更高的性能參數，故在油井設計應用中可實現二級桿組深抽。推廣應用HY級超高強度抽油桿，可最大限度地降低設備投資，節約能源，延長檢泵周期，降低生產運行維護成本，增加產量。

1 技術分析

HY級超高強度抽油桿是在制造新HL級桿的工藝基礎上，經過專用特種探傷設備探傷優選后，采用超音頻感應加熱表面淬火工藝進行深加工的抽油桿。此桿表面存在一層10%～15%的淬硬層，其組織晶粒細小均勻，在經過拋丸強化處理后，不僅具有很高的抗拉強度（1 050～1 300 MPa）和表面硬度（HRC≥42），而且還有很高的表面殘余應力，其結果會提供更高的疲勞強度和腐蝕斷裂抗力，能極大消除桿斷隱患[2]。HL級與HY級抽油桿對比情況見表1。

2 技術優勢

1）延長檢泵周期，提高泵效。HY級高強度抽油桿具有較高的抗拉強度及抗疲勞強度，桿的壽命可達到730天以上，能有效延長檢泵周期，減少因管桿偏磨或桿強度問題造成的躺井[3]。HY級高強度抽油桿具有良好的高抗彈性和抗塑變能力，彈性模量提高，桿柱的伸長比明顯減小，生產中減少了沖程損失，相比HL級抽油桿泵效提高10%。

2）與普通HL級同桿徑抽油桿相比，可降低一級使用達到同等強度要求[4]。使用?16 mmHY級超高強度抽油桿代替?19 mm HL級普通抽油桿，?19 mmHY級超高強度抽油桿代替?22 mmHL級普通抽油桿，?22 mmHY級超高強度抽油桿代替 ?25 mmHL級普通抽油桿。通過應用?19 mm桿、?22 mm桿二級組合，替代原有?19 mm桿、?22 mm桿和?25 mm桿三級組合，達到減輕抽油機驢頭載荷，實現低液面深抽需要以及滿足小井眼井的使用需求。

表1 HY級超高強度抽油桿與HL級抽油桿的性能參數對比

3）HY級超高強度抽油桿每根長9 m，與普通抽油桿（長8 m）相比，單井減少接箍20～30個。HY級超高強度抽油桿價格與普通抽油桿價格相當，但整體性能要比普通抽油桿強。

4）針對4 in套管油井只能下2 in油管，且2 in油管內管桿偏磨頻繁，極易造成躺井，故應用HY級超高強度抽油桿。由于HY級超高強度抽油桿在相同載荷深度條件下，可降低一級應用，增大了管桿間的油流通道，減小了液流阻力，從而加快了液流速度。同時，隨著液流速度的增大，井筒流體在流動過程中的熱損失變小，使流體在井筒內保持較高的溫度，蠟也不易析出，從而延長油井的檢泵周期[5]。

5）HY級超高強度抽油桿強度高，與HL級普通抽油桿相比，可降低一級使用，既能有效實現超深抽，又能達到節能降耗的目的。

3 現場應用

文南油田2014年開始試用HY級超高強度抽油桿，應用HY級超高強度抽油桿深抽為6井次。在W291C、W138-45、WC179、W184-52、W184-35、W137井上，全部采用?19 mmHY級超高強度抽油桿和?22 mmHY級超高強度抽油桿二級桿柱組合，應用后平均泵徑減少了1 mm，平均泵掛加深了383 m，平均沖速減少了0.35 min-1。此6口井最長入井天數的是W137井，已入井1 629天。平均入井天數是715天，累計增油621.36 t。文南油田試驗應用HY級超高強度抽油桿情況統計見表2。

典型井例：W138-45井是文南油田1口低產能井，由于所處斷塊限制，無對應水井，天然能量開采。自2011年以來，此井一直嚴重供液不足，日均產液量不足1 t，受抽油機驢頭額定載荷和抽油桿強度的制約，下泵深度受到一定的限制。通過技術人員詳細的地質論證和多方考察，認為W138-45井增產潛力較大，于是決定在該井應用HY級超高強度抽油桿進行“極限深抽”，因HY級超高強度抽油桿相比HL級抽油桿具有抗拉強度高、抗疲勞壽命長的優點，可消除因載荷過大造成的抽油桿桿斷隱患。

2014年5月1日，W138-45井“極限深抽”完井開抽，泵徑?32 mm，泵深30 00 m，初期日產液5.2 t，日產油3.5 t，日增油3.0 t，實施HY級超高強度抽油桿深抽工藝后，增油效果顯著。截至10月31日，W138-45井各項生產參數正常，累計增油305.4 t。W138-45井的生產曲線見圖1。

圖1 W138-45井生產曲線

HY級超高強度抽油桿自2014年在文南油田試驗成功6井次后，從2015年至2018年在該油田應用了149井次，共計配套HY級超高強度抽油桿372 500 m。二級桿組合比三級桿組合減輕了抽油機井懸點載荷，可實現節電降耗[6]。以W137井為例，三級桿組合泵深為2 400 m，每天平均耗電90 kWh；下HY級超高強度抽油桿二級桿組合泵深3 000 m，每天平均耗電65 kWh，每天節電25 kWh。每口井生產周期按360天計算，每口井按每天平均節電25 kWh計算，149口井共節電23.4×104kWh，累計創經濟效益49.14萬元，僅節電一項就累計創效361.14萬元。由此可見，HY級超高強度抽油桿深抽工藝現場應用后，增產節能效果顯著，滿足了文南油田中后期生產的需求。

表2 2014年文南油田試驗應用HY級超高強度抽油桿情況統計

4 結論

1）考慮到HY級超高強度抽油桿的表面淬火工藝、防腐性能較普通桿差，建議在低含水率井上使用，以保證使用周期。

2）由于HY級超高強度抽油桿的力學性能強于普通桿，其可用于深抽油藏，可直接對深油層油井進行泵加深。

3）對于一些特殊井況油井，如全井4 in套管井、懸掛4 in套管井以及稠油低產井等，在降低負荷和增加過流通道時需針對性使用。

4）HY級超高強度抽油桿適應油田深抽技術，滿足國內外油田中后期低產能、低液面井的需求，市場應用前景廣闊。