機采井底部偏磨的研究與治理

孫富萍

摘要：針對抽油機井躺井原因進行抽油桿底部偏磨原因分析，提出固化桿防偏磨技術(shù)、加重桿防偏磨技術(shù)治理底部偏磨，實施后見到了明顯效果，經(jīng)濟效益顯著。

關(guān)鍵詞：機采 偏磨 研究與治理

一、項目背景

由于有桿泵抽油裝置簡單、操作方便、綜合成本低，所以在各種采油方式中，機采井占有絕大多數(shù)的比例。2015年濮城油田共實施抽油機維護作業(yè)325井次，純粹因為泵上1-10根偏磨問題造成的躺井有67井次，占躺井總數(shù)的20.6%。綜合近幾年的數(shù)據(jù)，因抽油桿底部偏磨而造成油井檢泵作業(yè)的工作量約占全年抽油機井檢泵作業(yè)工作量總和的20-25%，嚴重影響了油田的開發(fā)水平。

二、抽油桿底部偏磨原因分析

2.1井斜原因

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。不同井深的井中心與井口中心的相對位置，在平面上看，是在井口中心周圍的點的集合群;而垂直來看，井筒是一條彎曲旋扭的線條，一般油井井深超過600-800m以后，出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。濮城油田油井的平均傾斜度為3.75°，最大31.5°。

2.2受力不平衡，下行程中性點以下桿柱彎曲造成偏磨

2.2.1底部偏磨分析

經(jīng)過查詢2015年底部偏磨造成躺井的67口井的井斜數(shù)據(jù)，有42.5%的井泵深以上200m以內(nèi)，井斜角在0.75o以下。經(jīng)過對這些井的管柱結(jié)構(gòu)以及正常工況下的受力狀況進行分析認為：引起這些井偏磨的主要問題不是井斜問題，而是在設(shè)計抽油桿柱組合時只考慮了上沖程抽油桿的強度問題，而沒有考慮下沖程的受力狀況。活塞在下行程時受到三個向上的力的作用，分別是活塞與泵筒的摩擦力、液流通過活塞排出閥的水力阻力和下行程時作用于活塞底部的液體浮力。正是由于這三個力的作用，使活塞在下行程時必須要靠上部桿柱給其施加一個等量的向下的力才能下行。這就會引起下行程時中性點以下抽油桿因為受壓發(fā)生彎曲形變產(chǎn)生偏磨。

2.2.2活塞下行程受力分析

SY/T5059-91《抽油泵》中規(guī)定：一級抽油泵泵筒和活塞單邊間隙在0.012-0.044mm之間，現(xiàn)場應(yīng)用的一級抽油泵單邊間隙為0.035mm，井液的動力粘度為10mpa.s，最下部為∮19mm抽油桿，以∮44×4.8×4×1800工作制度為例，進行活塞下行時的受力分析如下：

在活塞下行時，連接活塞的拉桿是受擠壓力最大的部位，也就是說彎曲變形最厲害，因而偏磨也最嚴重，這就是有許多井井斜角很小，但起出后泵上第1-10根偏磨裂縫或者斷脫的原因所在。

2.2.3受力不平衡危害分析

中性點以下抽油桿因為受力不平衡而產(chǎn)生彎曲，其受力最大的部位就是活塞拉桿，再加上目前拉桿直徑都會≤上部抽油桿直徑，其臨界力就會小許多，拉桿在無法承受較大的上部擠壓力的情況下就會彎曲變形進而產(chǎn)生偏磨。有些井因為拉桿直徑特別小，在強大的應(yīng)力作用下甚至?xí)霈F(xiàn)多個偏磨點，結(jié)果造成偏磨斷脫或者是油管穿孔。

三、抽油桿底部偏磨的治理

優(yōu)化桿柱組合，使用加重桿進行防偏磨治理：

對于泵上100-200m井斜角在4°以上的井加重桿固化以解決，依靠扶正器的支撐，使管桿之間不接觸，從而避免偏磨。對于井斜角小于4°的井，為了防止抽油桿在下行時由于受力不平衡導(dǎo)致中性點以下桿柱彎曲造成偏磨，在進行桿柱設(shè)計時既考慮桿柱的強度，同時考慮桿柱下行的受力平衡，特別是泵徑較大或者是泵深較大的井，根據(jù)井的日產(chǎn)液量、含水、泵徑和泵深等因素通過計算，合理配備加重桿使整個桿柱組合既滿足強度需要，同時是下行時中性點下移，又由于中性點以下桿徑大、強度高受壓后不會產(chǎn)生彎曲或者彎曲程度低而減少偏磨。因此對“1吋抽油桿”進行了改進加工 3/4吋扣，并配套雙防接箍，因表面涂有一層耐蝕減磨的特殊金屬粉末，光潔度很高，既耐磨損，又可以降低節(jié)箍與油管之間的摩擦系數(shù)，達到保護抽油桿和油管的雙重目的。該接箍不改變桿柱結(jié)構(gòu)，延長管桿使用壽命。

四、抽油桿底部防偏磨技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

4.1固化桿防偏磨技術(shù)

對于泵上100-200m范圍內(nèi)井斜角大于4°的井。通過加重桿固化以及更換雙防接箍，依靠扶正器的支撐，使管桿之間不接觸，從而避免偏磨。2016、2017年濮城油田抽油機井作業(yè)共使用加重桿固化防止底部偏磨99井次，共使用加重桿固化桿1980根，根據(jù)措施作業(yè)起出情況分析，抽油桿底部偏磨情況得到了有效改善。

4.2加重桿防偏磨技術(shù)

對于泵上20根偏磨穿孔、沖次較快、供液不足以及井斜角小于4°的井，特別是泵徑在50mm以上的井在設(shè)計桿柱組合時，充分考慮泵徑、泵深、日產(chǎn)液、含水等因素進行加重桿設(shè)計，使下沖程抽油桿在相同受力條件下彎曲程度減輕甚至不彎曲，從而避免了偏磨。2016、2017年濮城油田共在259口井中使用“1吋桿3/4吋扣”特殊加工加重桿5180根（配套雙防接箍），其中160井次使用3200只用于防止抽油桿底部偏磨，占雙防接箍總數(shù)的35.0%。由于雙防接箍光潔度和耐磨度都很高，使抽油桿底部偏磨程度明顯減輕。有效緩解了抽油桿底部偏磨的程度。

五、經(jīng)濟效益分析

投入部分：

1、雙防接箍3200個：3200*166=53.1萬元

2、加重桿5180根： 5180*50=25.9萬元

合計：53.1+25.9=79.0萬元

產(chǎn)出部分：

1、減少作業(yè)勞務(wù)費26井次：26*8=208萬元。

2、減少作業(yè)占產(chǎn)：26*4*1.5=156噸。3522*156=54.9萬元

產(chǎn)出合計：208+54.9=262.9萬元

投入產(chǎn)出比：79.0：262.9=1：3.32

六、認識與結(jié)論

在機采管理過程中雖然偏磨是一個嚴重的問題，但每口油井的偏磨機理卻又有著本質(zhì)的不同。深入分析每口井具體的井身數(shù)據(jù)和工作參數(shù)，優(yōu)化工藝設(shè)計，正確使用防偏磨工具是治理偏磨的有效方法。今后將繼續(xù)深入研究機采井底部偏磨的機理，加大底部防偏磨配套技術(shù)的應(yīng)用力度，增加底部防偏磨工作的主動性，使抽油桿底部防偏磨技術(shù)不斷滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要。

參考文獻：

[1]萬仁博，羅英俊。采油技術(shù)手冊（修訂本），北京，石油工業(yè)出版社，1993

[2]SY/T5873-2005《有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計施工、推薦做法》