油井偏磨综合治理和预防措施

张宇

摘要：从井斜、底部抽油杆弯曲、有倾角井、磨阻及惯性载荷影响入手，分析了油井偏磨原因及抽油杆磨损方式，并提出了油井偏磨综合治理和预防措施。

关键词： 井斜 偏磨 综合治理预防措施

中图分类号：TE934 文献标识码：A文章编号：

Abstract: from the bottom of the well, sucker rod bending Angle, grinding, well resistance and inertial load of influence,analyzes the cause and oil well eccentric wear sucker rod wear mode, and puts forward the comprehensive governance and oil well eccentric wear prevention measures.

Keywords: well deflection comprehensive prevention measures eccentric wear

偏磨问题已是某作业区目前造成检泵的主要原因之一。同时，随见聚时间延长，造成检泵率升高，严重影响了整体开发效果。如何有效防治偏磨，已成为目前亟待解决的问题。

1油井偏磨原因

（1）井斜。在钻井过程中，随着钻井深度的增加，钻头与井口的同心度变差，不同深度的井心与井口中心的相对位置：从平面上来看在井口中心点的集合；从垂直立体来看井筒是一根弯曲旋扭的线条。由于井斜，抽油杆在油管中螺旋线形状弯曲现象不可避免，特别是当抽油杆运动起来后，呈一种螺旋状弯曲失稳状态。

（2）底部抽油杆弯曲。抽油杆弯曲产生在下冲程，下冲程时抽油杆主要受两个方向的力：自身在液柱中向下的重力，活塞下冲程受到向上的阻力，阻力随活塞的直径、抽油杆在抽油管内的各种摩擦阻力、抽油泵冲次以及液体运动粘度的加大而增大，也随着活塞与泵的衬套间隙减小而增大。两个力的平衡点即为中性点。抽油杆弯曲中性点计算公式为：

L=[4/（πd2ρ）][（π/4）d2f油+P贯下+P]

式中：ρ—抽油杆柱材料密度，kg/m3；P惯下—P杆Sn2/1440，P杆为抽油杆柱在液柱中的重力N；d—抽油杆直径，m；P—使抽油杆发生弯曲的载荷，N；f油 —油管内液柱作用在柱塞上的液体压力，Pa；L—抽油杆柱中性点一下杆柱长度，m。

（3）有一定倾角井。在有一定的倾角井中，由于倾角导致油管弯曲，在抽油机生产时，抽油杆向上的拉力T或重力M产生水平分力F水的作用下，抽油杆和油管接触产生摩擦。在正压力的作用下，上冲程时抽油杆与油管的上侧内壁产生摩擦；下冲程时抽油杆与油管的下侧内壁产生摩擦。这种力离井口越近，F或M越大，根据上式，F越大磨损越严重；油管的倾斜角度θ越大，正压力F水越大磨损越严重。 在弯曲度越小的地方，油管的内壁和抽油管的接箍产生摩擦，油管的偏磨面积较大，但磨损程度较轻；在弯曲度越大的地方，油管的内壁不但与抽油杆的接箍产生摩擦，与抽油杆杆体也产生摩擦，虽然油管的偏磨面积较小，磨损程度却很严重

（4）高浓度产出液。正常情况下，抽油杆柱在井筒中做简单的上下往复运动。上行过程中，抽油杆整体处于垂直拉伸状态，应力分布由下而上逐渐增大；下冲程过程中，在下行阻力作用下，抽油杆柱的应力分布存在一个中性点，中性点以上的抽油杆柱处于拉伸状态，中性点以下抽油杆柱在上部抽油杆柱重力和下行阻力的压缩作用下易发生失稳弯曲。随采出液中聚合物浓度增加，采出液粘度增大，来自泵柱塞的两项阻力—1流体通过游动凡尔的水力磨阻，2泵活塞与泵筒间的磨阻，均随采出液粘度增大而增加。中性点将发生上移，同时，中性点以下抽油杆柱承受的压缩力即弯曲载荷相应增加，当此弯曲載荷大于抽油杆柱许用纵向弯曲载荷时，中性点下部抽油杆柱将发生弯曲变形，产生杆管偏磨。偏磨的发生与抽油杆柱的下行阻力有关，因此，有必要对抽油杆柱下行阻力进行分析。抽油杆柱下行阻力主要包括以下几方面：

（a）抽油杆在液体中的下行磨阻

（b）抽油杆接箍在液体中的下行磨阻

（c）流体通过游动凡尔的水力磨阻

（d）泵活塞与泵筒间的磨阻

（e）抽油杆与油管间的磨阻

（F）下冲程抽油杆柱惯性载荷

公式表明，抽油杆柱下行阻力与采出液粘度、冲次、泵径成正比，与泵间隙及游动凡尔截面积成反比。

（5）参数影响。在偏磨井中，冲程短、冲次高时，偏磨的部位相对较小，偏磨的次数频繁，对偏磨部位磨损较重。我矿的偏磨6井次平均冲程：4.4，冲次为3.5，可见偏磨井相对参数较高。

（6）含水影响。随着油田的采出液的含水增加，当油井产出液的含水大于74%时产出液换相①，从油包水转换成水包油型。因而管、杆表面失去了原有的保护作用，产出的聚合物和产出水直接接触管杆金属，会产生腐蚀，而同时摩擦润滑剂由原来的原油变为水和少量聚合物，由于降低了原来的润滑程度，油管内抽油杆的磨损速度也加快，磨损加重。在偏磨的6口井中含水大于74%的井占83.3%，也充分的证明了这一点。

2抽油杆磨损方式

（1）单面偏磨。抽油杆柱的中部及中上部，其正压力较大，上下冲程均产生摩擦。这种偏磨较严重，主要表现为单面偏磨，它会把油管磨漏，是偏磨中最常见且损坏最严重的一种。据我矿现场6口井统计表明，在井深0—480米上部杆的偏磨断、管漏2井次占总偏磨井数的33.3%，在井深480—720米中部杆的偏磨断和管漏2井次占总偏磨井数的33.3% 。

（2）双面偏磨。抽油杆的下部，经常为双面偏磨，上冲程时由于井斜使抽油杆接箍和油管的内壁一侧产生偏磨；下冲程时由于各种阻力与重力的综合作用，使抽油杆弯曲，并与油管的另一侧内壁产生偏磨。抽油杆接箍双面偏磨断脱。据某矿现场6口井统计表明，井深在720米以下、下部杆的偏磨断和管漏2井次，占总偏磨井数的33.3%。

3治理措施

（1）加装扶正器。扶正抽油杆降低抽油杆的曲度。

（2）采用加重杆。当抽油杆使用加重杆后，抽油杆柱发生弯曲的正弦波的波长明显增大，这是由于加重杆的尺寸大，抗弯模量大的缘故。因此，在杆柱中性点下部使用加重杆，可以在一定程度上限制抽油杆柱发生弯曲。

（3）悬挂尾管加重,消除或减轻弯曲效应，减小抽油管的弯曲。尾管长度可用以下公式计算。

qt(1-0.128ρ1)；10△P1Ap-0.1K

式中：LTP—尾管长度，m；ΔP1—柱塞上下压力差，Mpa；AP—柱塞面积，cm2；ρ1—油管内流体相对密度，一般含水井可取1；qt —每米油管在空气中的质量，kg/m；K考虑油管刚度的经验常数，当油管壁厚为5.15mm时取25180N，当油管壁厚为7.28mm时取25780N；当LTP≤0可不下尾管。

（4）柱塞与泵筒之间的间隙由二级泵改为三级泵,从抽油杆的下行公式可以看出，柱塞与泵筒之间的磨阻是影响抽油杆下行的主要阻力之一，加大泵间隙可以减少下行阻力；

（5）改变抽油杆柱下接箍位置，即更换短接，以改变偏磨位置，延长抽油杆的寿命。

4预防措施

（1）合理调整生产参数。在保持产液量不变的情况下，由短冲程、高冲次、小泵，改为长冲程、低冲次、大泵，增加偏磨面积，减少偏磨次数，以达到延长油管和抽油杆的使用寿命。

（2）高低压热洗的预防。通过定期的高低压热洗，改变抽油杆的外部工作环境，并且通过高低压热洗时泵筒内的温度升高，融化掉井壁上的蜡，放大排量携带走融化的蜡块，减小抽油杆上下冲程的负荷，并且还能达到降粘的目的。相对而言，热洗还可以改变抽油杆的工作环境，从一定程度上改变偏磨部位。

（3）旋转井口。针对偏心井口可以通过每半月旋转油管挂90度来改变管、杆偏磨位置，以减小在管、杆同一个位置反复磨损；对于250井口可以通过每10天旋转悬绳器处光杆360度来达到改变杆偏磨位置，此方法正在实践摸索之中。

5结论

（1）偏磨可以通过合理调整生产参数、高低压热洗、旋转井口预防。

（2）通过加装扶正器、加装加重杆、增加尾管长度、改变抽油杆柱下短接长度、柱塞与泵筒之间的间隙由二级泵改为三级泵均可以相应减少偏磨的程度，达到延长检泵周期的目的。

参考文献：

[1] 罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.