桿管偏磨原因分析及治理

趙悅琳

摘要：隨著油田開發時間的延長， 抽油井的井況會發生變化， 抽油井偏磨現象日益突出。本文結合抽油井偏磨現狀， 分析了造成抽油機井桿管偏磨的原因及影響因素， 介紹了偏磨井治理配套技術， 提出了下一步防偏磨治理工藝的思路。

關鍵詞：抽油機井;偏磨機理;防治措施;

引 言

近年來，抽油機井桿管偏磨井數在國內各油田均呈逐年增加的趨勢， 桿管偏磨已經成為影響油井檢泵作業的主要因素之一。抽油機井桿管偏磨不僅影響油井產量， 而且縮短了檢泵周期， 增加了油井檢泵作業費用。導致抽油機井桿管偏磨的主要原因可以分為兩類：一是井眼彎曲導致桿管偏磨， 例如斜直井、定向井、水平井以及井眼存在狗腿的垂直井;二是垂直井中抽油桿柱或油管柱在外載荷作用下產生彎曲而導致桿管產生偏磨。雖然在垂直井中， 井眼不可避免地存在彎曲， 但井眼彎曲不是導致垂直井桿管偏磨的主要原因。因為絕大部分垂直井在油田開發初期， 桿管偏磨井數很少， 隨著油田的不斷開發， 油井含水的不斷增高， 桿管偏磨井數呈逐漸增加趨勢。因此， 當油田開發至中后期時， 由于油井含水的增高， 惡化了抽油桿柱或油管柱的受力， 從而導致抽油桿柱或油管柱在外載荷作用下產生彎曲而導致桿管產生偏磨。

1含水對抽油桿柱受力的影響

現場研究發現，沉沒度較大時， 含水對軸向分布力與臨界軸向壓力影響較小;沉沒度較低時， 軸向分布力與臨界軸向壓力隨含水的增加而顯著降低。因此， 低沉沒度油井在高含水條件下運行容易產生偏磨。

2沉沒度對抽油桿柱受力的影響

通過繪制抽油桿柱軸向分布力與臨界軸向壓力隨沉沒度的變化規律，由曲線變化規律可見， 抽油桿柱軸向分布力與臨界軸向壓力隨沉沒度的降低而顯著降低;含水越高， 臨界軸向壓力隨沉沒度降低而降低的幅度越大。因此， 高含水油井在低沉沒度條件下運行容易產生偏磨。

3井斜引起偏磨

（1）直井鉆井過程中造成的自然井斜。在鉆井過程中， 隨著鉆井深度的增加， 鉆頭與井口的同心度變差。從縱向上看， 井筒是一條彎曲旋扭的線條， 井深越深， 井斜度越大， 扭曲現象越嚴重。

（2）定向斜井引起偏磨。對于斜井， 抽油泵在造斜點以下， 桿管互相接觸， 桿管偏磨是必然的。

4抽油過程中桿管的彎曲變形引起偏磨

（1）封隔器座封后導致泵上油管彎曲引起偏磨。在分層開采油井中， 封隔器座封過程中會導致油管中和點以下油管彎曲， 若中和點在泵筒以上， 油管彎曲， 引起桿管偏磨。

（2）自由狀態下油管彎曲變形。上沖程時， 無錨定管柱中和點以下油管因卸載而產生彈性收縮發生螺旋彎曲， 造成桿管偏磨。油管彎曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近， 即中和點以下到泵的位置。

（3）抽油桿的失穩變形。下沖程， 抽油桿在運動中的發生受壓失穩， 造成中和點以下抽油桿受壓發生失穩彎曲， 使桿管之間發生偏磨。從理論上講， 失穩受沖程、沖次、桿徑影響。

5 油井桿管偏磨問題的防治措施

（1）采取扶正措施減緩桿管偏磨

通過理論計算與現場實測單井偏磨情況， 對偏磨井查清偏磨部位， 在抽油桿上加裝防磨器， 一方面使抽油桿在油管內居中， 另一方面利用防磨器防磨材料與油管間較低的磨擦系數來減緩管桿偏磨狀況， 防磨材料為硬度小于油管的尼龍材料。對于大井段偏磨井全井抽油桿扶正。

（2）抽油桿尾部加重

中和點以下抽油桿在下沖程時彎曲嚴重， 而常規抽油桿組合中下部抽油桿通常是7/8"桿，（本身剛度較?。?活塞上部接剛度較大的拉桿， 拉桿上接加重桿， 以抵消下沖程中的阻力， 避免下部抽油桿柱受壓而發生彎曲， 下液力反饋泵克服活塞下行阻力， 減輕下部磨損。

（3）使用油管張力錨

在泵上10-20m（1-2根油管）下入油管張力錨， 坐掛油管張力錨使泵上油管受6-8噸的預拉力， 油管被固定， 避免了上下沖程時泵上油管受拉壓負荷變化彎曲使桿管磨損， 也可減輕管柱的振動。

（4）對大沉沒度井上提泵掛避開斜井段生產

對沉沒度大于500m的抽油機井在保證合適沉沒度的前提下， 上提泵掛， 即減少了管桿接觸磨損面積， 同時也減輕了抽油機負荷， 抽油桿所受的拉力減小， 管桿間的正壓力也隨著減小， 使磨損大大減輕。

（5）改善桿管工作狀況

采取堵水措施穩油控水， 減少采出液含水率;根據地層供液能力合適采取小泵生產， 地面采用回壓泵降低回壓， 減少抽油桿所承受的液柱負荷;采取加大沖程減小沖次的辦法減少單位時間內的管桿磨損次數及振動沖擊。對于帶封隔器分層開采油井， 嚴格控制座封負荷， 防上油管過度彎曲造成與抽油桿間的磨損。

結 論

（1）科學管理好油井， 保證油井高效運行。要科學地管好油井， 確定油井合理的沉沒度， 上好井口盤根;調整油井的抽吸參數， 使裝置在高效下工作;及時進行油井清、防蠟， 確定油井合理的熱洗周期， 及時解除蠟堵， 確保出油通道暢通;保證合理的油管與抽油桿配合尺寸及泵柱塞與襯套間隙， 以減少摩擦阻力。

（1）當抽油桿柱在油管內產生彎曲時， 桿管產生偏磨。桿管偏磨的臨界壓力僅取決于抽油桿柱所受的軸向分布力q和抽油桿直徑。抽油桿柱底部所受的集中軸向壓力越大， 抽油桿柱越容易產生偏磨;抽油桿柱實際軸向分布力越小， 臨界軸向壓力越小， 桿管越容易產生偏磨。

（2）高含水油井在低沉沒度條件下時， 由于油井供液不足， 柱塞下沖程卸載迅速， 抽油桿柱振動加劇， 抽油桿柱最小軸向分布力與臨界軸向壓力降低;另外， 高含水油井供液不足時， 由于泵內無氣體或有很少氣體緩沖， 柱塞在和液面接觸瞬間將產生液擊， 若液擊發生于下沖程的中間位置附近， 液擊力明顯加大了抽油桿柱的實際軸向壓力。由于上述原因， 高含水油井在低沉沒度條件下運行容易產生偏磨。

（3）對大量實際桿管偏磨油井偏磨分布規律的統計結果表明， 桿管偏磨多數發生于高含水、低沉沒度油井。

（4）高含水增加了腐蝕偏磨速度， 因此， 在油田開發中應嚴格控制含水上升速度;另外， 管桿腐蝕問題也應采取一定的措施， 保證井下工具質量的同時， 增強其耐腐耐磨性能， 如繼續試驗新型防腐耐磨管。

（5）進一步推廣使用空心桿采油工藝， 在原工藝基礎上， 建議更換環空內潤滑介質為純原油或潤滑油， 減小摩擦阻力， 提高其潤滑能力， 增強防磨效果。

參考文獻：

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