油井精細化防偏控躺技術的研究與應用

李闖

摘要：針對近幾年文衛采油廠躺井因素分析，偏磨因素導致的躺井仍然在躺井中占主導因素，目前仍是控躺攻關的主導方向，本文從地面、井筒兩大因素，分地面電力設備、井口、管柱、桿柱、泵、井下工具六個具體因素，全方位精細化硏究防偏配套具體措施，進一步降低偏磨躺井率，延長免修期。

關鍵詞：偏磨因素;防偏配套;防偏控躺;煸磨治理

一、項目背景

根據對2016-2017年躺井因素的剖析統計，偏磨因素躺井分別占文衛采油廠躺井總數的31%和21%，偏磨因素躺井在我廠躺井中仍占主導因素，目前仍是文衛采油廠控躺攻關的主導方向。近幾年，防偏治偏配套工藝雖已取得較大進步，但缺乏全方位防偏控躺因素研究，防偏配套措施需全方位考慮、精細化研究。因此開展了文衛馬油田油井全方位精細化防偏控躺技術的研究與應用，從地面、井筒兩大因素，分地面電力設備、井口、管柱、桿柱、泵、井下工具六個具體因素全方位精細化研究防偏配套具體措施。

二、地面因素

1、研制應用調速電機和減速器裝置

抽油泵在較低和較高的充滿程度下液擊載荷均較小，而在充滿程度50%左右時液擊載荷最大。對抽油桿的損傷非常大。沉沒度較低時，沉沒壓力較低，使原油脫氣導致井筒內溫度降低，采出液在泵的吸入口處，甚至在泵筒內析蠟、結蠟嚴重，抽油桿柱下行程受到的阻力急劇增加，產生彎曲造成偏磨。統計65口偏磨嚴重的直井（生產井段井斜小于10），其示功圖顯示充滿程度在50%以下的井39口，占60%。因此，針對供液不足高沖次的單井，研制應用調速電機和減速器裝置進行參數優化，可大大降低管桿偏磨因素躺井。

2、研究應用抽油桿自動旋轉裝置

抽油桿自動旋轉裝置安裝在懸繩器頂部，抽油桿穿越其中心孔，頂部和光桿夾連接。該產品通過穩定的規律旋轉，帶動抽油桿保持在一個恒定的速度轉動，由此抽油桿與油管間的偏磨位置不斷發生變化，磨損會分布在360o范圍，有效避免由于管桿長期處于同一位置摩擦運動，導致抽油桿斷裂或油管壁磨穿，達到預防、減緩管桿偏磨，延長抽油桿和油管的使用壽命的目的，應用于目前使用最為廣泛的機械有桿泵采油系統中。

3、研究應用井口旋轉裝置

井口旋轉裝置主要有三部分組成：旋轉部分、分度部分、推力系統。

使用時將油管旋轉器座于井口大四通上，由于旋轉器內的油管掛是蝸輪結構，并坐落在大平面軸承上，通過光桿上下運動的功能傳遞方式，使蝸桿實現單向微量轉動（此運動可以調節）。油管掛蝸輪在蝸桿的傳動下，便實現單向正轉的動作，使油管便跟著微動旋轉。

旋轉井口是油管以套管中心線進行旋轉運動。通過油管旋轉，以減少油管與抽油桿的局部磨損，從而提高油管的使用壽命。

三、井筒因素

1、研制應用油管雙重保護接箍

中高滲油田的開采過程中，油層出砂嚴重，在油井生產過程中，防砂配套旋流沉砂器和激光割縫篩管下面所接沉砂尾管在生產過程中因為管柱蠕動，造成尾管接箍因為偏磨腐蝕的雙重作用下，接箍偏磨腐蝕導致尾管落井，增加打撈和磨銑工序，針對上述問題，研制了尾管雙重保護接箍。

油管接箍表面經過添加金屬鉻和鎳的金屬粉末形成一層富含鉻的鈍化膜，能夠提高接箍的抗磨損性能。增加油管接箍表面大的光滑度，減小對套管的摩擦損害。

2、研究應用Φ25mm×Φ22mm雙保變扣接箍

目前使用的加重桿多為22mm加重桿，其疲勞強度較Φ25mm桿受到一定的局限，因此設計配套Φ25mm×Φ22mm雙保變扣直徑為Φ50.8mm來滿足Φ25mm抽油桿作為加重桿的需求，可大大提高加重效果，同時Φ50.8mm雙保變扣一定程度上起到扶正抗管桿偏磨作用。該變扣接箍外徑比普通變扣接箍外徑減少了4.8mm，大大降低了油管內液流通過阻力，提高了抽油桿組合的抗偏磨程度，有效消除了偏磨薄弱環節，提高了防偏配套措施的效果。

3、研制應用φ30mm高強桿拉桿

因Φ44mm泵和Φ50mm泵受活塞尺寸限制，無法改進活塞扣型，拉桿只能使用Φ19mm抽油桿，極易造成偏磨桿斷躺井，因此研究應用了φ30mm高強桿作為拉桿解決此類問題發生。

與Φ19mm抽油桿相比，新型抗磨拉桿優點如下：一是采用35CrMo鋼，表面采用電解鍍防腐處理，接頭采用鐓粗處理，提高抗拉、防脫能力;二是表面光滑，使管桿間的摩擦力降低，減少磨損;三是使用泵徑范圍廣，可在Φ44mm泵及以上泵徑使用;四是抗彎能力提高，許用彎曲載荷36.4KN較Φ22mm桿增加26.8KN，大大增加了抗彎能力，減緩偏磨;

4、優化加重桿和帶扶抽油桿長度

在治理偏磨中提出了許多不同的對策，對偏磨井采用加防磨扶正桿，底部配套加重桿來防止偏磨就是方式之一。結合現場實際，計算不同程度偏磨段的偏磨速率，并編制軟件，計算優化加重桿類型、長度及加扶桿的長度，結合對比能耗軟件，在許用應力情況下，進一步優化抽油桿型號、加重桿長度及帶扶正器抽油桿的長度，達到防偏和降低能耗的雙重效果。

5、研制應用φ57mm抽油泵活塞扣型

絕大多數油井偏磨段主要集中于泵上400m以內，抽油桿可以安裝耐磨雙向保護接箍與扶正器，拉桿因需要進泵筒而無法采取保護措施導致與油管偏磨，易造成拉桿斷脫或油管穿孔而躺井。目前，φ44mm、φ50mm、φ57mm泵拉桿均為φ19mm抽油桿，φ19mm抽油桿抽油桿抗磨抗彎性能較差，易彎曲偏磨斷脫或造成油管裂縫。因此研究改進了φ57mm抽油泵活塞連接扣型，將活塞原φ19mm扣型改進為φ22mm，拉桿使用φ22mm抽油桿，提高拉桿的抗磨抗彎性能。

四、現場應用情況

2018年，根據油井生產動態優化沖次178井次，安裝減速器、調速電機49井次;抽油桿自動旋裝裝置20套;應用井口旋裝裝置15套;油管雙重保護接箍20井次;Φ25mm*Φ22mm雙保變扣接箍30井次;φ30mm抽油桿作為拉桿52井次，配套使用φ30mm抗磨抽油桿作為加重桿7井次（合計用198根）;配套優化加重桿和帶扶抽油桿長度57井次;Φ22mm扣型活塞的φ57mm抽油泵48井次;通過以上油井全方位精細防偏配套措施的應用，2018年文衛采油廠偏磨躺井8井次，同比減少23井次;平均免修期563天，同比延長76天。

五、結論與認識

1、在目前防偏配套工藝的基礎上，研制應用了油管雙重保護接箍、抽油桿保護接箍、Ф22mm扣型的Ф57mm泵、Ф30mm高強桿、抽油桿自動旋裝裝置等，全方位細化完善了防偏配套工藝，提高了防偏控躺效果。

2、加重桿類型及井段的優化設計，進一步強化了嚴重偏磨井段防偏措施，避免了配套過度和欠缺，達到了減緩偏磨和降低能耗的雙重功效。

3、地面和井下全方位防偏配套工藝的優化和完善，夯實了防偏控躺的基礎，鞏固了防偏治理效果，兩者有力結合，方可實現防偏治偏全面化。