馬歲贊，曹 偉，田振茂

（長(zhǎng)慶油田分公司第七采油廠，西安 710000）

在油田生產(chǎn)作業(yè)的過(guò)程中，抽油機(jī)是非常重要的設(shè)備，抽油機(jī)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(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中比較容易出現(xiàn)偏磨問(wèn)題，在偏磨問(wèn)題出現(xiàn)以后，抽油機(jī)的運(yùn)行效率會(huì)嚴(yán)重下降，同時(shí)還會(huì)引發(fā)其它風(fēng)險(xiǎn)事故，這對(duì)于油田的生產(chǎn)作業(yè)而言十分不利，防止抽油機(jī)出現(xiàn)偏磨問(wèn)題已經(jīng)成為了油田生產(chǎn)作業(yè)的關(guān)鍵所在[1]。針對(duì)抽油機(jī)的偏磨問(wèn)題，本次研究主要是對(duì)偏磨問(wèn)題的原理以及出現(xiàn)的原因進(jìn)行全面分析，并提出有效的治理措施，全面保障油田生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行。

1 抽油機(jī)偏磨原理

在抽油機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)會(huì)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后帶動(dòng)柱塞泵做往復(fù)式的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，桿柱會(huì)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(huì)出現(xiàn)偏磨問(wèn)題，但是如果存在振動(dòng)載荷，則會(huì)使得桿柱出現(xiàn)嚴(yán)重的變形，此時(shí)徑向力就會(huì)增大，桿柱與其它物體接觸，進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重的偏磨問(wèn)題。抽油機(jī)出現(xiàn)偏磨問(wèn)題的基本原理可以分為三種類型：①在進(jìn)行鉆井作業(yè)的過(guò)程中，當(dāng)鉆井作業(yè)的深度相對(duì)較大時(shí)，鉆頭與井口之間會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的同心度變差，一般情況下，如果鉆井的深度超過(guò)了600m，井下就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的扭曲現(xiàn)象，在抽油機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，接箍和桿頭都會(huì)對(duì)油管產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，此時(shí)接箍會(huì)出現(xiàn)變薄問(wèn)題，接箍與桿頭之間的結(jié)合力降低，在磨損相對(duì)較為嚴(yán)重時(shí)，抽油機(jī)就會(huì)出現(xiàn)脫扣問(wèn)題，此時(shí)抽油管可以會(huì)出現(xiàn)凹槽，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象；②在抽油機(jī)進(jìn)行下沖程作業(yè)的過(guò)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(huì)使得抽油桿彎曲化，抽油桿與抽油管之間會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦，這種摩擦問(wèn)題一般表現(xiàn)為單面形式的摩擦；③如果井筒底部位置處的傾角相對(duì)較大，抽油機(jī)在進(jìn)行上沖程作業(yè)的過(guò)程中，抽油桿就會(huì)出現(xiàn)一側(cè)磨損問(wèn)題，同時(shí)，在進(jìn)行下沖程作業(yè)的過(guò)程中，抽油桿的另一側(cè)就會(huì)受到嚴(yán)重的磨損，兩側(cè)的磨損位置存在一定的距離，這種現(xiàn)象很容易將抽油桿摩擦成三角形深槽的形式[2]。

2 抽油機(jī)偏磨原因分析

2.1 沉沒度因素

如果油井的沉沒度相對(duì)較低，此時(shí)在油管內(nèi)部的液柱膨脹力也會(huì)相對(duì)較低，此時(shí)抽油管非常容易出現(xiàn)彈性力下降問(wèn)題，抽油桿和抽油管之間會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦力，在摩擦力嚴(yán)重時(shí)抽油桿會(huì)出現(xiàn)斷脫問(wèn)題。在抽油管和抽油桿縱向懸掛的過(guò)程中，如果抽油管出現(xiàn)了變形問(wèn)題，此時(shí)泵塞與泵筒之間將無(wú)法保持軸向同心，如果柱塞繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，泵塞將會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)制鎖定問(wèn)題，此時(shí)抽油管就會(huì)出現(xiàn)徑向的擺動(dòng)。

2.2 抽汲速度因素

在抽油機(jī)正常工作的過(guò)程中，抽油桿會(huì)受到多種形式的力，例如拉力、阻力等，這些力會(huì)隨著抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的變化而變化，如果抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)不合理，這些力的存在會(huì)使得抽油桿存在嚴(yán)重的彎曲變形。在抽油機(jī)的抽汲參數(shù)相對(duì)較大時(shí)，抽油桿出現(xiàn)變形問(wèn)題的概率將會(huì)嚴(yán)重增加，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)可以可知，在下沖程作業(yè)的次數(shù)和距離相對(duì)較大時(shí)，抽油桿會(huì)受到嚴(yán)重的阻力，如果下沖程作業(yè)的次數(shù)增加時(shí)，雖然柱塞受到的摩擦力不會(huì)產(chǎn)生較大的變化，但是其它部件的摩擦力會(huì)嚴(yán)重升高，一般情況下，抽油機(jī)零部件受到的阻力與沖程次數(shù)之間存在正比例關(guān)系，因此，抽汲參數(shù)對(duì)偏磨問(wèn)題的影響相對(duì)較大。

2.3 油管結(jié)蠟因素

在抽油機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，在抽油管內(nèi)也非常容易出現(xiàn)結(jié)蠟問(wèn)題，一般情況下，抽油管內(nèi)的抽油桿呈現(xiàn)出彎曲的形狀，如果抽油管內(nèi)的結(jié)蠟問(wèn)題相對(duì)較為嚴(yán)重時(shí)，抽油桿的運(yùn)動(dòng)就會(huì)受到嚴(yán)重的阻力影響，這種阻力不單是來(lái)源于蠟，也受到了抽油管內(nèi)壁的影響，此時(shí)在抽油桿和抽油管之間就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏磨問(wèn)題。在另一方面，如果油井的供液不足，此時(shí)井底的流動(dòng)壓力相對(duì)較低，油井會(huì)出現(xiàn)脫氣現(xiàn)象，此時(shí)對(duì)蠟的溶解度會(huì)嚴(yán)重降低，析出的氣體將會(huì)吸收大量的熱能，原油的溫度降低，抽油管內(nèi)的結(jié)蠟問(wèn)題會(huì)相對(duì)較為嚴(yán)重[3]。

2.4 聚合物濃度因素

如果油田企業(yè)采用的是聚驅(qū)方式進(jìn)行原油開采，則抽油機(jī)也可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏磨問(wèn)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(huì)增加，抽油桿在進(jìn)行下沖程作業(yè)的過(guò)程中受到的阻力增加，此時(shí)抽油機(jī)就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏磨問(wèn)題。

3 抽油機(jī)偏磨治理措施

3.1 抽汲參數(shù)優(yōu)選

為了解決抽油機(jī)的偏磨問(wèn)題，工作人員首先需要對(duì)抽汲參數(shù)進(jìn)行合理的優(yōu)選。首先，如果油井的沉沒度相對(duì)較低，則需要將沖程作業(yè)的次數(shù)降低，加大注水井的注水力度，進(jìn)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(wèn)題。如果油井的供液存在嚴(yán)重不足的問(wèn)題，工作人員需要穩(wěn)定油井內(nèi)的動(dòng)液面，對(duì)沉沒度進(jìn)行合理的控制。如果油井的供液相對(duì)較為充分，為了提高生產(chǎn)效率和防止出現(xiàn)抽油機(jī)偏磨問(wèn)題，工作人員需要將抽油機(jī)的沖程次數(shù)和沖程距離增加。一般情況下，當(dāng)抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)降低時(shí)，抽油桿出現(xiàn)彎曲的概率將大大降低，對(duì)于沉沒度相對(duì)較低的油井而言，泵的充滿系數(shù)將會(huì)增加，抽油管的彈性變形就會(huì)得到恢復(fù)，抽油管和抽油桿之間的摩擦降低，兩者出現(xiàn)斷脫問(wèn)題的概率將會(huì)大大降低。

3.2 采用電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)

采用電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)也是接近抽油機(jī)偏磨問(wèn)題的重要措施，在使用該項(xiàng)技術(shù)以后，抽油桿在進(jìn)行下沖程作業(yè)的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)對(duì)于抽油桿的制動(dòng)作用就會(huì)降低，抽油桿可以利用自身的重力進(jìn)行下行作業(yè)，抽油桿和抽油管之間的摩擦力會(huì)進(jìn)一步降低，此時(shí)不但可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的基本目標(biāo)，還能有效防止出現(xiàn)偏磨問(wèn)題。

3.3 加大桿管檢測(cè)力度

在抽油桿和抽油管使用一段時(shí)間以后，兩者必然會(huì)出現(xiàn)老化問(wèn)題，其許用應(yīng)力會(huì)嚴(yán)重下降，此時(shí)出現(xiàn)彎曲變形的可能性大大提高，在兩者變形以后不但會(huì)引發(fā)偏磨問(wèn)題，還可能發(fā)生疲勞斷裂，這對(duì)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(cè)周期，定期對(duì)兩者進(jìn)行全面的檢測(cè)，對(duì)于出現(xiàn)老化問(wèn)題的部件需要立即進(jìn)行更換，保障抽油桿和抽油管的許用應(yīng)力處于合理的范圍內(nèi)。

3.4 清防蠟管理

在抽油管內(nèi)結(jié)蠟相對(duì)較少的前提下，抽油桿的活動(dòng)將不會(huì)受到嚴(yán)重的限制，此時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏磨問(wèn)題，同時(shí)，抽油管也不會(huì)受到結(jié)蠟引發(fā)的推擠力作用，事實(shí)上，完全防止抽油管內(nèi)出現(xiàn)結(jié)蠟問(wèn)題并不現(xiàn)實(shí)，因此，對(duì)抽油管內(nèi)的結(jié)蠟進(jìn)行清洗十分重要，目前最好的清洗技術(shù)為熱洗技術(shù)，因此，工作人員需要根據(jù)原油的成分和抽油機(jī)的運(yùn)行情況，制定合理的熱洗周期，定期及時(shí)的對(duì)抽油管進(jìn)行清洗，同時(shí)需要提高清洗質(zhì)量，進(jìn)而防止抽油管內(nèi)的沉積蠟引發(fā)偏磨問(wèn)題。

4 結(jié)論

通過(guò)本次研究可以發(fā)現(xiàn)，抽油機(jī)的偏磨問(wèn)題會(huì)對(duì)抽油機(jī)的安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，抽油機(jī)的偏磨問(wèn)題主要受到沉沒度因素、抽汲速度因素、油管結(jié)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(shù)優(yōu)選、采用電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)、加大桿管檢測(cè)力度、清防蠟管理等措施，全面消除抽油機(jī)偏磨問(wèn)題，為油田的正常生產(chǎn)作業(yè)奠定基礎(chǔ)。