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        吳起作業(yè)區(qū)抽油桿斷脫機理與防脫技術(shù)

        2019-10-21 08:01:45顧燕李龍武立鶴
        中國化工貿(mào)易·中旬刊 2019年3期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化組合

        顧燕 李龍 武立鶴

        摘 要:抽油桿斷裂引起的井下作業(yè)在油井維修中占很大比例,作業(yè)成本逐年上升,嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。加大技術(shù)投入,加強工藝管理,減少抽油桿斷裂,已成為提高井下作業(yè)質(zhì)量的必由之路。新寨作業(yè)區(qū)雖然剛進(jìn)入了開發(fā)鼎盛時期,但由于抽油桿斷裂引起的抽油機檢查占全年總工作量的比重較大,制約了油田的生產(chǎn),增加了原油的生產(chǎn)成本。為此,我們開展了抽油桿斷脫機理分析、防偏磨技術(shù)、防斷、防脫技術(shù),并通過加強抽油井生產(chǎn)管理,提高作業(yè)質(zhì)量,強化抽油桿的分級管理,取得了明顯的效果。

        關(guān)鍵詞:油桿斷脫;偏磨;優(yōu)化組合

        1 地質(zhì)概況

        新寨作業(yè)區(qū)目前管理2個油田、5個區(qū)塊,4個主要含油層系,其中Y9、Y10、長4+5、長6層系主力層,其中長4+5和長6層系為新寨作業(yè)區(qū)的主力油藏。姬源油田主力油藏為三疊系的長6油藏,油層深度在1900-2100米,該油層原油油氣比大,深井泵受氣體影響大,蠟質(zhì)含量高,井筒結(jié)蠟嚴(yán)重,部分油井投產(chǎn)后含水很高,導(dǎo)致管桿有輕微結(jié)垢。

        2 井下作業(yè)概況

        截止2010年7月維護性作業(yè)中,油桿故障占作業(yè)比例的14.5%;其中抽油桿斷脫是造成我區(qū)油井上修的主要原因之一。

        2.1 桿故障原因分類

        2010年對頻繁斷脫的油井進(jìn)行全井更換、桿柱優(yōu)化組合、使用防磨短節(jié),油桿斷脫較去年同期相比,比例大幅減少,效果顯著。

        2.2 抽油桿斷脫機理分析

        2.2.1 桿組合設(shè)計不當(dāng)

        由于抽油桿柱設(shè)計不當(dāng),因此,桿柱的實際應(yīng)力超過其極限應(yīng)力,導(dǎo)致桿柱局部超載斷裂,或設(shè)計中較重桿件過少。導(dǎo)致較低的小規(guī)格的抽油桿承受壓應(yīng)力在接下來的行程,變形后產(chǎn)生斷續(xù)彎曲應(yīng)力。

        2.2.2 工作參數(shù)匹配的影響

        通過對今年1-7月抽油桿脫離井工作參數(shù)統(tǒng)計分析,研究發(fā)現(xiàn),泵的直徑越大,沖程越快,抽油桿斷裂的頻率越高。主要原因有:泵的直徑增大,泵桿載荷增大;隨著沖擊次數(shù)的增加,慣性載荷和沖擊載荷均增大。桿柱的頻率隨交變載荷的增大而增大。

        2.2.3 腐蝕因素是導(dǎo)致抽油桿失效的主要因素之一。

        產(chǎn)生的腐蝕液在抽油桿桿的身體會加速損壞,因為它會形成脆性層和表面腐蝕斑點的棒的身體,這將導(dǎo)致應(yīng)力集中和疲勞紋,并最終導(dǎo)致抽油桿的腐蝕疲勞斷裂。

        2.3 疲勞斷脫

        現(xiàn)代抽油桿強度計算采用無限壽命疲勞設(shè)計,但抽油桿的許用應(yīng)力控制在疲勞極限以下。事實上,由于現(xiàn)場條件復(fù)雜,影響桿件性能的因素很多。抽油桿循環(huán)工作一定的次數(shù)后,很容易達(dá)到疲勞期,因此,應(yīng)考慮定期更換抽油桿。

        2.4 部分更換

        為了節(jié)約成本,油田通常只更換有缺陷的抽油桿,即部分更換抽油桿。其結(jié)果是一個惡性循環(huán),在這個循環(huán)中,部件不斷被替換,而沒有被替換的部件則被破壞。同時,由于責(zé)任的缺失,部分更換也會導(dǎo)致桿件裝配不當(dāng),從而加速桿件的斷裂。

        3 抽油桿脫扣原因分析

        3.1 初始預(yù)緊力的影響

        一旦螺紋連接預(yù)緊力不足,其對動載的阻力將大大降低,因此初始預(yù)緊力不足,是影響桿脫的重要因素。隨著上下沖程載荷的變化,抽油桿的螺紋接頭和聯(lián)軸器也會發(fā)生伸長和壓縮變形的變化,內(nèi)外螺紋的接觸面會有相對運動的趨勢。從而逐步松扣。

        3.2 振動的影響

        抽油桿在上下沖程中受到一定的振動。在整個柱的兩端,振動力較大。

        4 抽油桿斷脫預(yù)防措施

        4.1 油井管理上,采取了下列措施

        ①及時診斷泵浦,根據(jù)診斷調(diào)整沖程、沖頭。經(jīng)常去部分抽油桿,采用長沖程慢沖次方法,減少交變負(fù)載的頻率,減少疲勞斷脫。2010年1-7月累計進(jìn)行工作制度優(yōu)化112井次,通過對工作制度的優(yōu)化,既發(fā)揮了油井潛能,又最大限度的減少了磨損,提高了系統(tǒng)效率;②對砂蠟影響嚴(yán)重的油井,采油組應(yīng)加強油井熱洗加藥工作,合理安排熱洗加藥周期。提高采收率,防止因停井時間長而引起的開井負(fù)荷增加而導(dǎo)致斷桿。調(diào)整熱清洗清蠟周期,采用化學(xué)防砂,確保井筒不堵塞、不卡鉆,降低桿柱負(fù)荷。增加維護措施,如熱清洗和清蠟,使卡堵現(xiàn)象大幅減少。

        4.2 加強作業(yè)質(zhì)量監(jiān)督

        為確保施工質(zhì)量,今年以來,作業(yè)區(qū)域加強了現(xiàn)場跟蹤監(jiān)督的全過程,以減少從下桿柱發(fā)生碰撞、刮擦、擦拭等對人體的傷害,并及時更換管桿,避免有嚴(yán)重缺陷的管桿入井。

        4.3 防脫技術(shù)的應(yīng)用

        高強度防脫扣器廣泛應(yīng)用于抽油井頻繁脫扣作業(yè)中。通常將抽油桿串與井內(nèi)抽油桿串串聯(lián),抽油桿串的柔性旋轉(zhuǎn)可以減輕抽油桿串螺桿彎曲變形引起的釋放扭矩,從而達(dá)到防止抽油桿斷開的目的。

        5 結(jié)論與認(rèn)識

        桿柱疲勞、偏磨和腐蝕是導(dǎo)致抽油桿失效的主要原因,抽油桿斷裂是多種因素綜合作用的結(jié)果,主要與抽油桿的制造質(zhì)量、抽油桿柱的設(shè)計、作業(yè)質(zhì)量、超期服役、井況有關(guān);預(yù)防抽油桿斷裂是一項長期而復(fù)雜的系統(tǒng)工作,需要在抽油桿管理、作業(yè)施工、抽油桿柱設(shè)計、配套技術(shù)、井管理等方面密切配合、共同實施。

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