抽油機偏磨原因分析及治理措施

馬歲贊，曹 偉，田振茂

（長慶油田分公司第七采油廠，西安 710000）

在油田生產作業的過程中，抽油機是非常重要的設備，抽油機的主要作用就是將地層中的原油開采出地面，但是受到各種因素的影響，抽油機在運行的過程中比較容易出現偏磨問題，在偏磨問題出現以后，抽油機的運行效率會嚴重下降，同時還會引發其它風險事故，這對于油田的生產作業而言十分不利，防止抽油機出現偏磨問題已經成為了油田生產作業的關鍵所在[1]。針對抽油機的偏磨問題，本次研究主要是對偏磨問題的原理以及出現的原因進行全面分析，并提出有效的治理措施，全面保障油田生產作業的順利進行。

1 抽油機偏磨原理

在抽油機運行的過程中，電動機會將電能轉化為機械能，然后帶動柱塞泵做往復式的運動，在運動的過程中，桿柱會受到軸向力以及法向力的作用，正常狀況下，在兩種力的作用下桿柱并不會出現偏磨問題，但是如果存在振動載荷，則會使得桿柱出現嚴重的變形，此時徑向力就會增大，桿柱與其它物體接觸，進而出現嚴重的偏磨問題。抽油機出現偏磨問題的基本原理可以分為三種類型：①在進行鉆井作業的過程中，當鉆井作業的深度相對較大時，鉆頭與井口之間會出現嚴重的同心度變差，一般情況下，如果鉆井的深度超過了600m，井下就會出現嚴重的扭曲現象，在抽油機運行的過程中，接箍和桿頭都會對油管產生嚴重的磨損，此時接箍會出現變薄問題，接箍與桿頭之間的結合力降低，在磨損相對較為嚴重時，抽油機就會出現脫扣問題，此時抽油管可以會出現凹槽，嚴重時會出現穿孔現象；②在抽油機進行下沖程作業的過程中，管桿與液柱之間存在一定的摩擦力，這種摩擦力的存在會使得抽油桿彎曲化，抽油桿與抽油管之間會出現嚴重的摩擦，這種摩擦問題一般表現為單面形式的摩擦；③如果井筒底部位置處的傾角相對較大，抽油機在進行上沖程作業的過程中，抽油桿就會出現一側磨損問題，同時，在進行下沖程作業的過程中，抽油桿的另一側就會受到嚴重的磨損，兩側的磨損位置存在一定的距離，這種現象很容易將抽油桿摩擦成三角形深槽的形式[2]。

2 抽油機偏磨原因分析

2.1 沉沒度因素

如果油井的沉沒度相對較低，此時在油管內部的液柱膨脹力也會相對較低，此時抽油管非常容易出現彈性力下降問題，抽油桿和抽油管之間會出現嚴重的摩擦力，在摩擦力嚴重時抽油桿會出現斷脫問題。在抽油管和抽油桿縱向懸掛的過程中，如果抽油管出現了變形問題，此時泵塞與泵筒之間將無法保持軸向同心，如果柱塞繼續運動，泵塞將會出現強制鎖定問題，此時抽油管就會出現徑向的擺動。

2.2 抽汲速度因素

在抽油機正常工作的過程中，抽油桿會受到多種形式的力，例如拉力、阻力等，這些力會隨著抽油機運行參數的變化而變化，如果抽油機的運行參數不合理，這些力的存在會使得抽油桿存在嚴重的彎曲變形。在抽油機的抽汲參數相對較大時，抽油桿出現變形問題的概率將會嚴重增加，根據現場工作經驗可以可知，在下沖程作業的次數和距離相對較大時，抽油桿會受到嚴重的阻力，如果下沖程作業的次數增加時，雖然柱塞受到的摩擦力不會產生較大的變化，但是其它部件的摩擦力會嚴重升高，一般情況下，抽油機零部件受到的阻力與沖程次數之間存在正比例關系，因此，抽汲參數對偏磨問題的影響相對較大。

2.3 油管結蠟因素

在抽油機運行的過程中，在抽油管內也非常容易出現結蠟問題，一般情況下，抽油管內的抽油桿呈現出彎曲的形狀，如果抽油管內的結蠟問題相對較為嚴重時，抽油桿的運動就會受到嚴重的阻力影響，這種阻力不單是來源于蠟，也受到了抽油管內壁的影響，此時在抽油桿和抽油管之間就會出現嚴重的偏磨問題。在另一方面，如果油井的供液不足，此時井底的流動壓力相對較低，油井會出現脫氣現象，此時對蠟的溶解度會嚴重降低，析出的氣體將會吸收大量的熱能，原油的溫度降低，抽油管內的結蠟問題會相對較為嚴重[3]。

2.4 聚合物濃度因素

如果油田企業采用的是聚驅方式進行原油開采，則抽油機也可能會出現嚴重的偏磨問題，一般情況下，隨著聚合物濃度的提升，采出的液體粘度也會增加，抽油桿在進行下沖程作業的過程中受到的阻力增加，此時抽油機就會出現嚴重的偏磨問題。

3 抽油機偏磨治理措施

3.1 抽汲參數優選

為了解決抽油機的偏磨問題，工作人員首先需要對抽汲參數進行合理的優選。首先，如果油井的沉沒度相對較低，則需要將沖程作業的次數降低，加大注水井的注水力度，進而使得油井的沉沒度可以得到提升，以此消除油井的供液不足問題。如果油井的供液存在嚴重不足的問題，工作人員需要穩定油井內的動液面，對沉沒度進行合理的控制。如果油井的供液相對較為充分，為了提高生產效率和防止出現抽油機偏磨問題，工作人員需要將抽油機的沖程次數和沖程距離增加。一般情況下，當抽油機的運行參數降低時，抽油桿出現彎曲的概率將大大降低，對于沉沒度相對較低的油井而言，泵的充滿系數將會增加，抽油管的彈性變形就會得到恢復，抽油管和抽油桿之間的摩擦降低，兩者出現斷脫問題的概率將會大大降低。

3.2 采用電機變頻調速技術

采用電機變頻調速技術也是接近抽油機偏磨問題的重要措施，在使用該項技術以后，抽油桿在進行下沖程作業的過程中，電動機對于抽油桿的制動作用就會降低，抽油桿可以利用自身的重力進行下行作業，抽油桿和抽油管之間的摩擦力會進一步降低，此時不但可以實現節能的基本目標，還能有效防止出現偏磨問題。

3.3 加大桿管檢測力度

在抽油桿和抽油管使用一段時間以后，兩者必然會出現老化問題，其許用應力會嚴重下降，此時出現彎曲變形的可能性大大提高，在兩者變形以后不但會引發偏磨問題，還可能發生疲勞斷裂，這對于采油安全而言十分不利，因此，工作人員需要制定抽油管和抽油桿的檢測周期，定期對兩者進行全面的檢測，對于出現老化問題的部件需要立即進行更換，保障抽油桿和抽油管的許用應力處于合理的范圍內。

3.4 清防蠟管理

在抽油管內結蠟相對較少的前提下，抽油桿的活動將不會受到嚴重的限制，此時就不會出現嚴重的偏磨問題，同時，抽油管也不會受到結蠟引發的推擠力作用，事實上，完全防止抽油管內出現結蠟問題并不現實，因此，對抽油管內的結蠟進行清洗十分重要，目前最好的清洗技術為熱洗技術，因此，工作人員需要根據原油的成分和抽油機的運行情況，制定合理的熱洗周期，定期及時的對抽油管進行清洗，同時需要提高清洗質量，進而防止抽油管內的沉積蠟引發偏磨問題。

4 結論

通過本次研究可以發現，抽油機的偏磨問題會對抽油機的安全運行產生嚴重的影響，抽油機的偏磨問題主要受到沉沒度因素、抽汲速度因素、油管結蠟因素以及聚合物濃度因素等多種因素的綜合影響，因此，工作人員需要采取抽汲參數優選、采用電機變頻調速技術、加大桿管檢測力度、清防蠟管理等措施，全面消除抽油機偏磨問題，為油田的正常生產作業奠定基礎。