唐永飛，楊 琎，劉亞日，張秀華，陳曉喜，王 歡

（1.中國(guó)石化河南油田分公司新疆勘探開(kāi)發(fā)中心，新疆 焉耆 841100；2.南陽(yáng)騰遠(yuǎn)石油工程技術(shù)服務(wù)公司新疆分公司；3.中國(guó)石化河南油田分公司；4.中國(guó)石油物資采購(gòu)中心）

寶浪油田屬低孔、低滲油田，抽油機(jī)油井動(dòng)液面低，產(chǎn)量低，沉沒(méi)度小。隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，抽油機(jī)井的管、桿偏磨現(xiàn)象日益嚴(yán)重，2009年偏磨井?dāng)?shù)達(dá)到62井次。因此，解決抽油機(jī)井的管、桿偏磨問(wèn)題對(duì)提高油井生產(chǎn)時(shí)率和緩解作業(yè)成本壓力具有重要的意義。

1 寶浪油田抽油機(jī)井偏磨狀況分析

2006年至2009年寶浪油田偏磨井作業(yè)情況見(jiàn)表1。由表1可以看出，寶浪油田偏磨作業(yè)井逐年增加，2006年至2009年共發(fā)生偏磨作業(yè)127井次，占總檢泵作業(yè)的29.7%。

表1 寶浪油田偏磨作業(yè)井統(tǒng)計(jì)

在實(shí)際應(yīng)用中，寶浪油田油管磨穿位置主要集中在100～150根之間，也就是說(shuō)油管偏磨嚴(yán)重井段主要集中在1000～1500 m之間。

2 管桿偏磨原因分析及技術(shù)對(duì)策

對(duì)于直井來(lái)說(shuō)，如果抽油桿柱下行阻力過(guò)大，則會(huì)產(chǎn)生中和點(diǎn)，中和點(diǎn)以下的抽油桿在軸向壓力的作用下，發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生了側(cè)向力，管桿在側(cè)向力的作用下就會(huì)發(fā)生偏磨。中和點(diǎn)位置越高，底部抽油桿受到的側(cè)向力越大，偏磨就越嚴(yán)重［1］。以φ73的油管和φ22的抽油桿為例，若中和點(diǎn)以下的抽油桿長(zhǎng)度達(dá)到170 m，則軸向壓力達(dá)到5 kN時(shí)，側(cè)向力為124 N，接箍磨損速度為7.61 mm／a。若中和點(diǎn)以下的抽油桿長(zhǎng)度達(dá)到240 m，軸向壓力將增加至7 kN，側(cè)向力達(dá)到174 N，磨損速度可達(dá)到10.3 mm／a。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以認(rèn)為，寶浪油田直井偏磨的主要原因是在下沖程時(shí)，抽油桿下行阻力過(guò)大，產(chǎn)生中和點(diǎn)，中和點(diǎn)下部的抽油桿彎曲變形產(chǎn)生偏磨側(cè)向力。產(chǎn)生偏磨側(cè)向力的主要原因有兩方面。

2.1 沉沒(méi)度小，泵的充滿程度低

如果油井沉沒(méi)度低，泵的充滿程度差，下沖程時(shí)，柱塞在泵內(nèi)會(huì)發(fā)生液擊現(xiàn)象，使抽油桿受到一個(gè)向上的沖擊力，尤其在沖次較高時(shí)，沖擊力更大，沖擊力加劇抽油桿震動(dòng)，增大震動(dòng)載荷；另外由于沉沒(méi)壓力低，導(dǎo)致原油提前脫氣，原油粘度增加，使抽油桿下行阻力增大，即表現(xiàn)為抽油桿軸向分布力降低，受壓段長(zhǎng)度增加。

從圖1、圖2可以看出，沉沒(méi)度小于200 m時(shí)，抽油桿軸向分布力急劇下降，受壓段長(zhǎng)度急劇上升；沉沒(méi)度大于200 m時(shí)，抽油桿軸向分布力及受壓段長(zhǎng)度變化較為平緩。

圖1 抽油桿分布力隨沉沒(méi)度變化情況

圖2 抽油桿受壓段隨沉沒(méi)度變化情況

從寶浪油田近年來(lái)抽油機(jī)井沉沒(méi)度變化趨勢(shì)可以看出（圖3），動(dòng)液面持續(xù)下降，沉沒(méi)度不斷變小，特別是2008年和2009年，沉沒(méi)度均小于200 m。統(tǒng)計(jì)偏磨井的沉沒(méi)度分布情況見(jiàn)表2，可以看出，隨著沉沒(méi)度的降低，偏磨井大幅度增加。

圖3 近年來(lái)抽油機(jī)井沉沒(méi)度變化趨勢(shì)

表2 偏磨井的不同沉沒(méi)度分布情況統(tǒng)計(jì)

2.2 油井產(chǎn)出液高含水

油井產(chǎn)出液高含水主要從以下三個(gè)方面加劇偏磨：一是當(dāng)油井產(chǎn)出液含水大于74.02%時(shí)，產(chǎn)出液換向，由油包水型轉(zhuǎn)換為水包油型，也就是說(shuō)，管桿表面失去了原油的保護(hù)作用，產(chǎn)出水直接接觸金屬，加速了管桿腐蝕，從而使管桿強(qiáng)度降低不耐磨。二是含水升高后，產(chǎn)出液的密度增加，抽油桿所受的浮力、柱塞與泵筒之間摩擦力、液體對(duì)抽油桿的上頂力增加，從而使抽油桿下行阻力增加，中和點(diǎn)上移，偏磨段增加。三是管桿偏磨發(fā)生后，油管內(nèi)壁和抽油桿之間由于失去了原油的潤(rùn)滑作用，從而加劇偏磨，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)造成嚴(yán)重磨損。抽油桿軸向分布力及受壓段變化情況如圖4、圖5所示。

由圖4、圖5可以看出，油井產(chǎn)出液含水小于70%時(shí)，抽油桿軸向分布力及受壓段長(zhǎng)度變化較平緩，當(dāng)油井產(chǎn)出液含水大于70%時(shí)，抽油桿軸向分布力急劇下降，受壓段長(zhǎng)度急劇增加。

圖4 抽油桿分布力隨含水變化情況

圖5 抽油桿受壓段隨含水變化情況

由表3統(tǒng)計(jì)可以看出，油井產(chǎn)出液高含水是影響偏磨的重要原因。

表3 不同含水的偏磨井分布情況

3 技術(shù)對(duì)策及效果分析［2］

3.1 低沉沒(méi)度井防偏磨技術(shù)試驗(yàn)及效果

（1）降低生產(chǎn)參數(shù)。對(duì)小沉沒(méi)度的井，在沒(méi)有增產(chǎn)措施的情況下，通過(guò)調(diào)小生產(chǎn)參數(shù)，達(dá)到降低抽油桿下行阻力和提高沉沒(méi)度的目的，從而減緩油井管桿偏磨。在小沉沒(méi)度井上試驗(yàn)了72口井，沖次由5次／min調(diào)整至2.5次／min，沉沒(méi)度由調(diào)前的76 m提高到調(diào)后的146 m。偏磨免修期由平均120天延長(zhǎng)至310天，最長(zhǎng)達(dá)到380天。

（2）采用接箍旋轉(zhuǎn)扶正器。接箍旋轉(zhuǎn)扶正器由連接體與扶正體組成，連接體取代抽油桿接箍，扶正體限位在連接體上，起到桿柱扶正、防止連接體磨損的功效。在小沉沒(méi)度井上應(yīng)用接箍旋轉(zhuǎn)扶正器89口井。偏磨免修期由平均160天延長(zhǎng)至350天。

（3）采用加大油管技術(shù)。加大油管防偏磨技術(shù)主要是指在油管易偏磨井段用3寸半油管替換2寸7油管，這樣油管內(nèi)徑由原來(lái)的62 mm變成了76 mm，油管內(nèi)徑在原來(lái)的基礎(chǔ)上增大了14 mm，可減小由于抽油桿下行阻力所產(chǎn)生的側(cè)向偏磨分力。該技術(shù)在2口井上試驗(yàn)，應(yīng)用后未發(fā)生油管磨穿現(xiàn)象，應(yīng)用效果好。

3.2 高含水井防偏磨技術(shù)試驗(yàn)及效果

（1）全井扶正技術(shù)試驗(yàn)。由于高含水井的腐蝕與偏磨共存導(dǎo)致偏磨加速的特點(diǎn)，為了更好地防止管桿偏磨，試驗(yàn)了全井扶正技術(shù)55口井，平均含水90%。措施后油井偏磨免修期由平均130天延長(zhǎng)至260天。

（2）油管旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置試驗(yàn)。油管旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置主要由蝸輪蝸桿及密封部分組成，轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿時(shí)，帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)空心軸和傳動(dòng)鍵將轉(zhuǎn)矩傳給油管懸掛器，由油管懸掛器帶動(dòng)井內(nèi)油管轉(zhuǎn)動(dòng)，使桿管間的摩擦部位發(fā)生變化，使油管單面磨損變?yōu)橹芟蚓鶆蚰p，延長(zhǎng)油管使用壽命。油管旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置試驗(yàn)36口井，平均含水89.0%。偏磨免修期由平均145天延長(zhǎng)至300天，最長(zhǎng)達(dá)到380天。

（3）抽油桿旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置試驗(yàn)。抽油桿旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置與油管旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置一樣，也是采用渦輪渦桿結(jié)構(gòu)，利用驢頭的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)抽油桿進(jìn)行周向旋轉(zhuǎn)。抽油桿旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置試驗(yàn)47口井，平均含水91%。偏磨免修期由平均154天延長(zhǎng)至310天，最長(zhǎng)達(dá)到400天。

4 認(rèn)識(shí)

（1）低沉沒(méi)度和高含水是造成油井管、桿偏磨的主要原因。

（2）對(duì)于低沉沒(méi)井，降低生產(chǎn)參數(shù)，提高油井沉沒(méi)度，對(duì)防止管桿偏磨具有較好的效果。

（3）全井扶正技術(shù)具有較好的防偏磨效果，油管旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置可使油管單面磨損變?yōu)橹芟蚓鶆蚰p，延長(zhǎng)油管使用壽命。

（4）抽油桿旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置可使抽油桿接箍單面磨損變?yōu)橹芟蚓鶆蚰p，延長(zhǎng)抽油桿偏磨周期。

（5）油管旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置和抽油桿旋轉(zhuǎn)防偏磨裝置配套使用可以同時(shí)起到減緩油管和抽油桿偏磨的作用。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)旋轉(zhuǎn)裝置管理，提高防偏磨效果。

（6）旋轉(zhuǎn)接箍扶正器可消除對(duì)卡式尼龍扶正器存在的竄位問(wèn)題，可以起到更好的防偏磨效果。

［1］叢蕊.水驅(qū)抽油機(jī)井桿管偏磨力學(xué)機(jī)理與預(yù)防措施研究［D］.大慶石油學(xué)院碩士研究生論文，2002.

［2］靳從起.抽油機(jī)井偏磨腐蝕機(jī)理及防治對(duì)策［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，1999，（5）：56－58.