抽油井管桿偏磨的原因分析與對策探討

【摘 要】抽油井生產過程中，管桿偏磨現象十分普遍。由于在開采過程中采用了注水、注聚的提高生產效率的措施，抽油井發生偏磨的程度越來越大。本文結合抽油桿在工作時候受力情況的分析，總結以往的防治經驗，提出了一些綜臺防治對策和措施。對今后抽油井防偏磨有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】抽油井;偏磨;原因分析;對策探討

1.抽油井管桿偏磨規律及受力分析

1.1抽油井管桿偏磨規律

經過對25口管桿偏磨嚴重的井的具體情況進行研究分析，得出了以下的結論：

（1）從含水的情況方面來分析，偏磨嚴重的情況主要集中在水量大的區域。從25口井含水量的情況中可以總結出，隨著含水量的增加，偏磨的程度也就越嚴重，發生偏磨的井的數量也加多，其中含水大于90"/的井發生偏磨的井占到7（P/以上.

（2）從沉沒度的角度來分析，偏磨主要集中在低的沉默度的井上，通付對而是多口井的沉沒度的分析得出，沉黝變在150米以內的井的偏磨情況比較嚴重，占到70%，

（3）從發生偏磨位置的分布情況來分析，偏磨主要發生在裝泵以上的500米以內的范圍。通過對發生偏磨的25口井的研究發現，偏磨嚴重的井主要集中在250米以內的范圍。

1.2抽油桿受力分析

抽油桿在下行形成中的懸點價置受到拉力的作用，方向向下。這時候，抽油桿向下加速運動的慣性力，摩擦力的方向是向上的，還有抽油泵的流體的阻力以及柱塞副上的摩擦力的方向也是向上的，加之泵端所受阻力還向上，所以所有阻力的合力是向上的。

阻力跟隨抽油桿在油管內的各種阻力的增加而增大，要是活塞和襯套的間隙減小，摩擦力也會增大。中性點以下的抽油桿受到壓力發生彎曲，并且在抽油桿的下部受到相當大的軸向力，這個力使得抽油桿失穩而緊貼在油管的內壁上，在運行過程中產生偏磨的現象。

2.抽油井管桿偏磨的危害與原因分析

2.1管桿偏磨的危害

在有桿機械采油過程中，經常會發生抽油桿與油管的相互接觸磨損，造成桿斷、桿脫、管漏等事故，縮短油井免修期，影響油井正常生產，增大作業及材料成本投入。

據統計，孤東油田90%以上的油井采用有桿機械采油工藝，因特高含水期，參數大，生產任務緊張等原因，50%的井存在不同程度的管桿偏磨腐蝕現象，隨著斜井、側鉆井的增多，偏磨腐蝕現象越來越嚴重。管桿偏磨造成了頻繁躺井和作業、油井免修期的降低和作業材料成本的大量投入，嚴重影響了油田的原油生產和經濟效益。開展油井管桿防偏磨技術、方法的探討與應用工作，具有現實而深遠的意義。

在有桿抽油系統中，抽油桿在油管中的運動及油管自身的運動情況非常復雜，這種運動會引起抽油桿與油管內壁的劇烈摩擦，致使抽油桿本體及接箍磨穿，油管磨損裂縫，造成桿管報廢。

隨著近年來油管泄油錨的應用，在高含水期，基本上是由于大泵和高參數的影響，致使了躺井的頻繁，檢泵周期的縮短，即使把泵上油管錨定，但在游動凡爾關閉，固定凡爾打開時，油管向上運動發生螺旋彎曲，抽油桿下行時螺旋彎曲上行摩擦，也會引起抽油桿接箍與油管內壁的摩擦。在油管錨定且處于拉伸狀態下，柱塞下行中抽油桿螺旋彎曲也會造成管桿偏磨，而且這種彎曲、偏磨通常發生在泵以上幾百米的管柱范圍內。

該類井平均泵徑80.8mm，平均泵深737.2m，平均液量102.8t/d，平均動液面659.5m，平均沖次7.6次（高于平均沖次6.8次），平均沉沒度100.3m，平均檢泵周期226d，平均礦化度9905mg/l。

2.2影響管桿的原因分析

2.2.1油井內部結構問題

油井內部的結構會導致管桿的彎曲，進而導致管桿發生偏磨，斷層部分的應力集中，當注水之后斷層兩邊的壓力增大，斷層空隙的壓力會失衡，應力集中突然加劇。再者，底層的壓力也分布不均，這些因素都會導致井眼軌跡發生彎曲。所以說使得管桿發生偏磨的一個主要原因就是井身的結構的變化而引起的。

2.2.2綜合含水和腐蝕介質的影響

油井的產出液的含水量大于70%時，產出液由原來的油包水變為水包裹油的現象，管桿的表面原來的油潤滑就變成水，潤滑度大大降低，這樣管桿的摩擦加劇。由于腐蝕介質的產生，使得管桿表面凹凸不平，使得管桿表面的殘余應力降低，強度降低，更是加劇了管桿的磨損。

2.2.3低沉沒度對管桿偏磨的影響

原油進入到泵的狀態會因為不同的井的液壓而有所差異。一般情況下，低沉沒度井的井底的流體壓力低，液體很難進到泵里面，導致供液不足.在此種情況下，泵筒里面的液體就不能夠充滿，里面就留有一定的氣穴，當液體在管內傳輸，就會出現液體沖撞管壁的現象，抽油桿所受的沖擊力瞬時間增大，長此以往，桿柱就產生彎曲變形，進而發生偏磨的現象。

2.2.4上沖程中油管的彎曲，導致管桿發生偏磨

當管桿內外不承受壓力的時候，管桿產生彎曲變形的原因是軸向壓力。一旦管桿受到內外壓力作用時，尤其是外壓差比內壓差大的多時，管桿的彎曲就會更為嚴重。

3.防止管桿偏磨的方法

3.1扶正桿柱

目前為防止管桿的偏磨所采用的一種有效的方法是對桿柱的有效扶正，扶正所采用的扶正器有金屬滾輪式扶正器和尼龍式扶正器。根據以往使用扶正器的經驗，通常采用全井扶正，每個抽油桿上裝一個扶正器，包括卡裝式、注塑式以及其他形式的扶正器，他們的扶正方向必須保持一致。

3.2抽油桿的旋轉裝置

在直井或者是斜井中的有桿泵在抽油時抽油桿跟油管的管壁都是相互接觸的，在抽油的過程中，這兩者就發生相互的摩擦，以至磨損。目前解決這一問題的方法是采用可以旋轉的抽油桿，這樣抽油桿的四周都會被磨損，防止抽油桿的偏磨，從而延長抽油桿的壽命。

3.3從管柱方面著手

（1）油管錨定。在上沖程工程中，受到內壓和軸壓的作用，很容易發生螺旋彎曲和正弦彎曲。最終導致的結果就是全井發生偏磨.如果對其采用油管的錨定，就能大大減小油井的這一偏磨現象。

（2）油管的旋轉裝置。對于一些特殊的難以解決的管桿的偏磨問題，就不得不采用旋轉的井口，使得對油管單一的線摩擦轉換為對整個油管的面摩擦，這樣就有效地防止了偏磨，從而延長油管的壽命。

（3）新型的防止偏磨抽油泵。（1）旋流旋轉柱塞式防偏磨抽油泵。這種泵防止柱塞偏磨，防砂卡，提高泵的工作效率和延長泵壽命等優點。這種泵基本能防止油管發生偏磨的情況。（2）雙沖程平衡防偏磨增效油泵。這是一種新型的增效抽油泵，它在運行過程中，下沖程進行一次排油，提高油泵效率。上下沖程同時出油，減小運行產生的負荷，從而有效減少油并的偏磨。（3）柱塞底部加重式防偏磨抽油泵，這種泵主要采用增加抽油桿扶正器，并使用管桿轉動裝置，泵的上面桿柱采用加重桿。這種泵的使用效果非常好。（4）大流道抽稠油整筒防偏磨泵。通過對整筒泵流道的改進，是通過增加過流量的面積實現的，根據球座孔面積，將游動凡爾罩的結構進行改進。首先將柱塞和泵筒的二級間隙調整為三級間隙，再者就是把原柱塞的下端倒壇式閥罩改成四斜槽型的三圓弧形結構，以增大過流的面積。

4.結束語

通過上面對抽油井管桿發生偏磨這一現象的深刻分析，將它偏磨機理和解決方法進行了詳細的闡述，形成幾點認識。（1）導致抽油井管桿發生偏磨的因素很多，抽油井管桿發生偏磨這一問題是一個綜合性的問題。（2）對抽油管管桿發生偏磨這一現象的還不是十分具體明確，所以在理論上還沒有徹底解決這一問題的方案提出。目前所采用的措施只能減緩管桿偏磨的速度，延長油管的使用時間。（3）綜合措施大大的延長了管桿的使用周期，這樣就減少了很多油井管桿管理方面的費用。

【參考文獻】

[1]姜學明，李泉美，失穩共振對管桿偏磨斷脫的影響及防治對策，2002.05.

[2]趙子剛，陳會軍.抽油桿偏磨機理與防治，2003.03.

作者簡介：于振波（1975—），男，助理工程師，從事油田開發技術工作。