抽油杆综合保护器应用效果评价

2011-08-15王欢大庆油田有限责任公司第六采油厂

石油石化节能 2011年5期

王欢（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

抽油杆综合保护器应用效果评价

王欢（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

油田抽油机中抽油系统因偏磨、振动导致抽油杆断脱及其接箍脱扣的现象时有发生，增加了大量的生产成本和管理成本。针对喇嘛甸油田抽油机井抽油杆管偏磨问题，试用了一种减少抽油机井偏磨及震动装置——抽油杆综合保护器。该装置无需外部动力又能对抽油杆产生足够的力矩使其旋转，兼具治理偏磨和减震的双重功效；它结构坚固，安全可靠，高效节能，维护方便，普遍适用于油田各种抽油机井的生产需要。

抽油杆综合保护器抽油机偏磨悬绳器

抽油杆和油管是抽油设备的重要部件，它们疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备生产效益。在采油过程中，抽油杆柱主要承受拉伸载荷，有时也要承受压力载荷，同时还要受到振动载荷、冲击载荷以及与油管相对运动所产生的摩擦力等多种载荷作用，从而容易引起杆管的偏磨损坏[1]。现场统计，仅在2009年1月到2010年9月，喇嘛甸油田共有154口井因偏磨致使抽油杆管损坏而进行修井作业，增加了油井作业量，且影响了产量。

1 偏磨的因素分析

1.1 抽油杆

要了解抽油杆如何影响偏磨，先从抽油杆的受力情况开始分析。工作中的抽油杆在油管中做上下往复运动，上行程，抽油杆主要受到拉力、摩擦阻力等影响，在杆管无接触的情况下不会发生偏磨；下行程，抽油杆受到打开游动凡尔所需力、摩擦阻力以及液击等影响，使杆受到了压力，活塞上端抽油杆发生弯曲并产生应力中和点，引起该点以下管杆发生接触磨损[2]。

1.2 油管

生产中油管内存在一定的压差，是由于柱塞两端压力差引起的，接泵筒的油管内部压力对油管会产生弯曲效应。因此，供油充足、动液面较高的油井，活塞两端压差小，油管弯曲较弱；而供液不足、动液面低的井，活塞两端压差大，油管严重弯曲成螺旋形，致使油管与抽油杆发生多处接触磨擦，导致了杆管偏磨的发生。

1.3 井液

水驱油井在不断的开采中，油井产液含水率不断升高，当含水大于74.2%时，井液由油包水型转换为水包油型，管杆表面也由亲油性变为亲水性，管杆表面失去了原有的润滑作用，致使管杆磨损加剧；同时，由于产出水中含有C02、H2S等腐蚀介质，水与金属接触后发生化学反应，腐蚀使管杆表面粗糙度增加，造成严重磨损[2]。

聚驱油井的聚合物见效井，采出液中含有残余聚合物，大幅度增加了采出液的黏度，导致泵活塞在下行中阻力增加，加剧了抽油杆弯曲程度，加快了偏磨的速度。另外，因采出液黏度升高，携砂能力增强，采出液中含砂量增加，磨损加剧，因而使油井偏磨现象更加严重。

1.4 其他

由于油井本身存在套变、自然井斜、定向井斜以及地层蠕动等原因引起的井斜等井况因素，导致油管在井筒内发生偏移，而油管内抽油杆在重力的作用下趋于垂直，致使管杆接触磨损。

2 抽油杆综合保护器的工作原理及性能

针对以上生产实际情况，试用了一种抽油杆综合保护器。该装置无需外部动力，又能对抽油杆产生足够的力矩使其旋转，兼具治理偏磨和减震的双重功效；它结构坚固，安全可靠，不影响生产，便于安装维护，普遍适用于油田各种抽油机井的生产需要。

2.1 工作原理

在抽油杆上下往复运动过程中，每个冲程出现的负荷交变(即负荷差)产生的能量，推动抽油杆微量旋转。装置的弹性储能单元将抽油机上下冲程释放的负荷差机械能储存起来，通过一个单向旋转装置，产生一个足以克服抽油杆与油管摩擦力的力矩，力矩的着力点间接作用在一个光杆锁紧装置上，带动抽油杆产生单向旋转。

2.2 功能与特性

2.2.1 防止杆管偏磨

抽油杆在综合保护器的作用下匀速旋转，与油管壁磨损位置由原来的15°扩大到360°，把原来的固定点磨损变为圆周磨损，使抽油杆寿命增加了24倍；另一方面，抽油杆转动时形成的附加扭矩，使其弯曲点和弯曲朝向发生偏移，把原来的固定点磨损变为非固定点磨损，大幅度提高了抽油杆和油管使用寿命。

该装置在运行时，抽油杆平均转数为2～10 r/d，旋转时产生的附加扭矩很小，不仅对相关设备不会造成破坏，而且使抽油杆磨损寿命提高4～8倍，油管磨损寿命提高7～10倍。

2.2.2 具有减震功能

抽油机发生应力突变时，抽油杆综合保护器的高性能弹性储能装置能有效吸收高于平均值80%的能量，再匀速释放出来：一是大幅度减小了因震动造成的损害，保护抽油泵及泵内柱塞；二是可降低抽油杆弯曲，有效减缓偏磨；三是可防止瞬间的交变负荷造成的抽油杆脱、杆断。

2.2.3 其他功能

抽油杆带动活塞持续转动，能有效缓解泵筒内蜡卡、砂卡程度，防止杆不下或卡泵。该装置带动抽油杆始终作正向转动，有紧扣功能，可有效防止脱扣发生。

3 现场试验情况

针对一些抽油机井中存在负荷较大，容易烧皮带，容易造成杆不下，杆管偏磨较严重的问题，试验了抽油杆综合保护器。

2007年7月下旬至8月末，L8-AS1103井杆不下5次，烧皮带5组。由于该井是斜井，出现杆不下主要是扶正器较多造成下行阻力大。杆管间磨损总是在一点或固定的几点，如果这几处有砂或反应物改变原来的曲度状态就会引起下行阻力骤大造成杆下行延时或不下。2007年9月7日，在该井安装抽油杆综合保护器后，未发生杆不下现象；该井2009年2月因活塞上凡尔罩磨断检泵，检泵周期为776 d。

L8-PS1701井在2007年两次检泵，原因都是第98根管偏磨漏，抽油杆偏磨严重都是固定点偏磨。该井杆不下现象时有发生，管理较困难。安装抽油杆综合保护器后杆不下现象再未发生。2008年6月，检泵发现第116根杆体磨断，油管壁出现圆周磨损，未磨漏，检泵周期从164 d延长到262 d。

2009年又试验了2口井，目前已平稳运行1 a多，长期效果待继续观察。从试验的几口井效果看，抽油杆综合保护器对防止偏磨和杆不下均有良好的效果。