中深层油井深抽配套采油技术研究与应用

成静

摘 要：本文从有杆泵生产实际出发，结合中深层油井定义，主要研究的是泵挂深于2000m的油井。通过对普通D级抽油杆强度计算将泵挂深于2000m的油井分为两部分：泵挂在2000m至2400m的油井与泵挂深于2400m的油井。通过对两种油井进行抽油杆及配套工具的优选形成两种油井深抽工艺技术。

关键词：深抽；抽油杆；配套工具

中图分类号： TE3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-190-2

1 抽油机载荷问题分析

根据实际以及应用的方便性和实用性，我们采用的抽油机载荷计算公式只考虑冲程和冲次对抽油杆载荷的影响，通常选用的抽油杆载荷计算公式如下：

式中：P最大：抽油杆最大载荷，N；P最小：抽油杆最小载荷，N；P′液：作用在活塞整个截面积上的液柱重力，N；P杆：抽油杆在空气中的重力，N；s：冲程，m；n：冲次，次/分钟；API疲劳计算许用最大应力公式：

抽油杆拉力和应力关系为：

式中：S：抽油杆横截面积，m2；σ：应力，Pa；p：载荷，N。

由于抽油杆载荷在井口位置发生变化最大，最容易发生疲劳断脱，所以我们对井口位置的抽油杆进行应力计算。将计算出的抽油杆载荷带入公式（1.3）、（1.4）可以得出：

由于计算出的最大载荷为109.5×103N，低于计算出的许用最大拉力，该抽油机可以运行正常。由于D级抽油杆屈服强度在590MPa以上，我们计算采用的是690MPa。

将摩擦载荷取值为载荷的5%，抽油杆屈服强度为690MPa，假设下入深度为L，抽油杆配比25mm：22mm：19mm抽油杆为1：2：3，抽油泵为38mm抽油泵，实际拉力小于许用拉力，代入公式（1.1）、（1.2）、（1.3）、（1.4）得：

由此可以得出当泵挂深度大于2411m以后，普通D级抽油杆存在疲劳断脱现象。因此将深抽井按照抽油泵泵挂深度分成2000m到2400m和深于2400m两个部分。其中2000m到2400m的深抽井普通D级抽油杆就可以满足强度要求，主要考虑的为油井杆管防偏磨措施，而深于2400m的油井在考虑防偏磨措施的同时还要考虑抽油杆疲劳断脱的问题，对抽油杆、井下工具进行配套和优化选择，初步形成了两种油井配套方案。

2 深抽配套工艺

2.1 泵挂在2000m至2400m的油井深抽工艺

泵挂在2000m至2400m的油井，普通的D级抽油杆可以满足强度要求，主要针对的是油井防偏磨方面，采用普通D级抽油杆+防偏磨工具+长柱塞防砂泵为主体的深抽工艺。

2.1.1 抽油杆

由公式可以得出2000m到2400m的深抽井普通D级抽油杆就可以满足强度要求，主要考虑的为油井杆、管防偏磨措施。

2.1.2 偏磨配套工具

造成抽油井杆、管偏磨主要有井斜和挠曲两方面的原因。针对这两方面原因，目前主要采用自旋刮蜡扶正器和注塑杆这两种规格的扶正器。

抽油杆自旋转刮蜡扶正器连接在抽油杆上，扶正套的外径大于抽油杆接箍外径，起扶正作用；扶正套的材料是利用纳米高分子复合材料制造而成的，具有综合优良性能，扶正套与油管接触摩擦使扶正体磨损，而减少抽油杆的磨损，以达到防偏磨的目的。

注塑杆与油管内壁成均匀的圆柱面接触，有效地避免了杆管偏磨，同时使油管内壁的蜡晶无法形成，起到了既扶正又刮蜡的双重功效。

2.2 泵挂在2400m以下的油井深抽工艺

针对泵挂深于2400m的油井，普通的D级抽油杆不能满足强度要求，由上边的例子可以看出泵挂深于2400m的抽油井D级抽油杆容易发生疲劳断脱。因此需要采用强度更大的抽油杆代替普通抽油杆。

2.2.1 抽油杆

为了解决油井深抽工艺中抽油杆强度问题，本文建议使用钢制连续抽油杆作为泵挂深于2400m的油井的抽油杆选型。连续杆杆柱重量轻，无接箍，能够降低抽油机载荷，有利于加深泵挂。还可以降低抽油杆失效频率，延缓管杆偏磨，延长检泵周期。

2.2.2 防偏磨工具

由于连续抽油杆无接箍，接箍连接防偏磨工具无法安装且钢质连续抽油杆本身就具有良好的耐磨，延缓偏磨的功能，因此不采用其他的防偏磨工具。

3 现场实施效果及经济效益

3.1 防偏磨工具经济效益计算

节约作业费用创效：

以公司使用防偏磨工具为例：自旋式刮蜡扶正器1022套（28万）、注塑杆8060m（16.6万元）、油管旋转器5套（15万元），抽油杆旋转器1套（2万元）实施前平均检泵周期170天，目前检泵周期326天，根据实施效果推算，预计可以延长检泵周期1倍以上，减少检泵23井次。共计投入工具费用61.6万元，节约作业费用120万元。

提高生产时效增油间接创效=作业井次×（作业影响时间+单井排液时间）×平均单井日产油×（原油价格-税金-生产成本）=78.9万元

两项共计产出经济效益198.9万元，投入产出比为1：3.23。节约抽油杆油管费用由于不易统计，预估可以节约抽油杆和油管各10000m左右。

3.2 连续杆经济效益计算

2009—2010年初步试验实施了钢质连续抽油杆油井深抽工艺，实行钢质连续抽油杆+长柱塞防砂泵或者深抽泵并配套强磁防沉器的油井深抽工艺。钢质连续抽油杆深抽技术累计增油12117.73吨，减少检泵次数23井次，共计投入钢质连续抽油杆65640m。

增油创效：

经济效益=（1-30%）×措施增油量×（原油价格-税金-人工成本）+节约的作业费用-总措施成本=3465.46万元+115万元-426.66万元-46万元=3107.8万元

投入产出比为1：6.58。

4 结论

通过抽油杆强度计算，把泵挂深于2000m的油井分成两部分。分别进行深抽配套。

泵挂在2000m至2400m的油井，采用抽油杆旋转器+普通D级抽油杆+长柱塞防砂泵主要采油结构，并且在挠曲井段配合使用注塑杆，井斜段配合使用自旋刮蜡扶正器，保证防偏磨效果。

对于泵挂深于2400m的油井采用油管旋转器+钢质连续抽油杆+长柱塞防砂泵的深抽配套技术

参 考 文 献

[1] 杜宇恒.有杆泵深抽技术在辽河油田深井开采中的应用研究[D].中国石油大学，2010.

[2] 刘珂君.深抽井杆柱设计及配套工艺技术研究[D].大庆石油学院，2010.

[3] 李振智.定向井有杆抽油系统优化设计与数值模拟研究[D].西南石油学院，2004.

[4] 张平.稳定油井产量的套管气压力控制系统研究与设计[D].西南石油大学，2015.