油井杆管受力分析与防磨配套技术应用

窦铭

摘要：水驱油田偏磨井中有 20%口井存在因偏磨导致抽油杆断脱而作业，严重影响了油井的生产时率。油井杆管偏磨主要是由于井斜、杆柱失稳两个因素造成的，通过井眼曲线三维立体再现分析技术，采用内衬管、双保护接箍式扶正器的方式可解决井斜造成的偏磨问题。应用抽油杆近似等强度组合设计、杆柱受力中和点及扶正间距分析等技术，选用下加重杆、加长尾管，下部扶正措施的注塑杆、实心杆扶正器、扭卡式扶正器来解决抽油杆失稳造成的偏磨现象。

关键词：水驱油田；偏磨井；杆柱受力；组合设计；治理措施

水驱油田以注水开发为主，目前已进入中高含水期，由于油井液面下降、油井开发环境逐年变差，加之在高含水期油品性质发生变化等因素的影响，油井作业检泵主要集中在杆管断脱漏、泵漏、卡泵这三个主要方面，严重影响了我厂油井的生产时率。经过近几年的工作实践，不断试验摸索，对每口偏磨井开始采用了井眼曲线三维立体再现分析技术和抽油杆近似等强度组合设计杆柱受力中和点分析技术进行分析，工具也在不断的更新完善，针对不同的偏磨情况，目前已有效果较好的治理手段和方案有供参考。

1 防偏磨综合配套技术的研究与应用

经过近几年的工作实践和不断试验摸索，2016年对每口偏磨井开始采用井眼曲线三维立体再现分析技术和抽油杆近似等强度组合设计杆柱受力中和点分析技术进行分析，工具也在不断更新完善，针对不同的偏磨情况，目前已有效果较好的治理对策（图 1和图 2）。

针对井斜变化较大井，主要是通过在井斜位置采取措施，减少杆与管之间的磨损。主要采用耐磨内衬管和双保护接箍式扶正器，其中双保护接箍式扶正器主要是配合注塑杆用在井斜+ 挠曲防偏磨井上，耐磨内衬管主要用来治偏磨疑难井的治理。耐磨内衬管是以聚乙烯为母料加上耐磨材料配比制造壁厚约 4 mm 复合管，通过设备复合内衬于油管中，对油管端部进行处理，使之密封。具有耐磨性，同时耐腐蚀、抑制结蜡、防结垢（图 3）。

2 防泵漏工艺技术原理

由于在地磁场的作用下，普通金属易被磁化而具有磁性，井液中一些带金属成分的颗粒被吸附在阀球与阀座上，导致凡尔关闭不严，加之硬度不够，在高速水力的冲击下被切割而失效。该流线型无磁防泵漏固定凡尔总成与普通凡尔相比具有特殊的力学性能，它利用自身不易被磁化，以及较强的耐磨性、耐腐蚀性与流线型的通道的结构来延长井下泵的使用寿命。

3 防砂卡工艺

针对出砂油井的出砂情况、出砂程度、出砂影响特征优选防砂措施，主要是规模应用沉砂型特种泵井筒防排砂技术，实现出砂油井高效长效生产，在防砂增油和延长检泵周期方面都取得了较好效果。

4 取得的成果及突破

通过对区块油井采取综合配套技术后，油井的生产状况得到改善，延长了检泵周期和油井和生产时率，主要取得以下几项成果。通过油管内衬高密度聚乙烯管，使油管与抽油杆之间不接触，而是抽油杆和内衬衬层接触，减少管杆间磨损，保护了油管和抽油杆，同时高密度聚乙烯管耐磨性能好，延长了油井生产时间。利用绘图软件，将井斜数据输入其中，得出直观、清晰的井身轨迹模拟图，并可实现三维动态的观察，可视化了油井的井下物理结构，同时结合中和点的计算和挠曲井段的描述，为制定防偏磨措施，提供了准确的依据。

對导致泵阀刺漏的原因分析取得了突破，在泵阀材料的开发取得了与选择具有了针对性。对泵阀的结构进行了改进，采用大通道球座、三瓣梅花形阀罩以及流线型结构，减小了液体进泵阻力，提高了泵的充满系数。

5 结论与认识

油井杆管偏磨主要是由于井斜、杆柱失稳两个因素造成的，通过井眼曲线三维立体再现分析技术，采用内衬管、双保护接箍式扶正器的方式可解决井斜造成的偏磨问题；应用抽油杆近似等强度组合设计、杆柱受力中和点及扶正间距分析等技术，选用下加重杆、加长尾管，下部扶正措施的注塑杆、实心杆扶正器、扭卡式扶正器来解决抽油杆失稳造成的偏磨现象。油井防偏磨工作是一项复杂而且长期的任务，原来本不偏磨的井会随着油井生产参数的变化而出现偏磨现象，或者轻微偏磨转为严重偏磨，偏磨井段也会发生较大变化，所以油井偏磨也是一个复杂的动态变化过程，针对每一口的偏磨原因进行治理与预防，最大限度来延长采油井生产周期。

参考文献

[1] 于学信，吴家松，魏亚峰，王观华，高恒超，陈文秋，黄伟. 抽油杆防失稳技术[J]. 石油机械，2011 年 07 期 .

（作者单位：胜利油田东胜公司）