油井精细化防偏控躺技术的研究与应用

李闯

摘要：针对近几年文卫采油厂躺井因素分析，偏磨因素导致的躺井仍然在躺井中占主导因素，目前仍是控躺攻关的主导方向，本文从地面、井筒两大因素，分地面电力设备、井口、管柱、杆柱、泵、井下工具六个具体因素，全方位精细化硏究防偏配套具体措施，进一步降低偏磨躺井率，延长免修期。

关键词：偏磨因素;防偏配套;防偏控躺;煸磨治理

一、项目背景

根据对2016-2017年躺井因素的剖析统计，偏磨因素躺井分别占文卫采油厂躺井总数的31%和21%，偏磨因素躺井在我厂躺井中仍占主导因素，目前仍是文卫采油厂控躺攻关的主导方向。近几年，防偏治偏配套工艺虽已取得较大进步，但缺乏全方位防偏控躺因素研究，防偏配套措施需全方位考虑、精细化研究。因此开展了文卫马油田油井全方位精细化防偏控躺技术的研究与应用，从地面、井筒两大因素，分地面电力设备、井口、管柱、杆柱、泵、井下工具六个具体因素全方位精细化研究防偏配套具体措施。

二、地面因素

1、研制应用调速电机和减速器装置

抽油泵在较低和较高的充满程度下液击载荷均较小，而在充满程度50%左右时液击载荷最大。对抽油杆的损伤非常大。沉没度较低时，沉没压力较低，使原油脱气导致井筒内温度降低，采出液在泵的吸入口处，甚至在泵筒内析蜡、结蜡严重，抽油杆柱下行程受到的阻力急剧增加，产生弯曲造成偏磨。统计65口偏磨严重的直井（生产井段井斜小于10），其示功图显示充满程度在50%以下的井39口，占60%。因此，针对供液不足高冲次的单井，研制应用调速电机和减速器装置进行参数优化，可大大降低管杆偏磨因素躺井。

2、研究应用抽油杆自动旋转装置

抽油杆自动旋转装置安装在悬绳器顶部，抽油杆穿越其中心孔，顶部和光杆夹连接。该产品通过稳定的规律旋转，带动抽油杆保持在一个恒定的速度转动，由此抽油杆与油管间的偏磨位置不断发生变化，磨损会分布在360º范围，有效避免由于管杆长期处于同一位置摩擦运动，导致抽油杆断裂或油管壁磨穿，达到预防、减缓管杆偏磨，延长抽油杆和油管的使用寿命的目的，应用于目前使用最为广泛的机械有杆泵采油系统中。

3、研究应用井口旋转装置

井口旋转装置主要有三部分组成：旋转部分、分度部分、推力系统。

使用时将油管旋转器座于井口大四通上，由于旋转器内的油管挂是蜗轮结构，并坐落在大平面轴承上，通过光杆上下运动的功能传递方式，使蜗杆实现单向微量转动（此运动可以调节）。油管挂蜗轮在蜗杆的传动下，便实现单向正转的动作，使油管便跟着微动旋转。

旋转井口是油管以套管中心线进行旋转运动。通过油管旋转，以减少油管与抽油杆的局部磨损，从而提高油管的使用寿命。

三、井筒因素

1、研制应用油管双重保护接箍

中高渗油田的开采过程中，油层出砂严重，在油井生产过程中，防砂配套旋流沉砂器和激光割缝筛管下面所接沉砂尾管在生产过程中因为管柱蠕动，造成尾管接箍因为偏磨腐蚀的双重作用下，接箍偏磨腐蚀导致尾管落井，增加打捞和磨铣工序，针对上述问题，研制了尾管双重保护接箍。

油管接箍表面经过添加金属铬和镍的金属粉末形成一层富含铬的钝化膜，能够提高接箍的抗磨损性能。增加油管接箍表面大的光滑度，减小对套管的摩擦损害。

2、研究应用Φ25mm×Φ22mm双保变扣接箍

目前使用的加重杆多为22mm加重杆，其疲劳强度较Φ25mm杆受到一定的局限，因此设计配套Φ25mm×Φ22mm双保变扣直径为Φ50.8mm来满足Φ25mm抽油杆作为加重杆的需求，可大大提高加重效果，同时Φ50.8mm双保变扣一定程度上起到扶正抗管杆偏磨作用。该变扣接箍外径比普通变扣接箍外径减少了4.8mm，大大降低了油管内液流通过阻力，提高了抽油杆组合的抗偏磨程度，有效消除了偏磨薄弱环节，提高了防偏配套措施的效果。

3、研制应用φ30mm高强杆拉杆

因Φ44mm泵和Φ50mm泵受活塞尺寸限制，无法改进活塞扣型，拉杆只能使用Φ19mm抽油杆，极易造成偏磨杆断躺井，因此研究应用了φ30mm高强杆作为拉杆解决此类问题发生。

与Φ19mm抽油桿相比，新型抗磨拉杆优点如下：一是采用35CrMo钢，表面采用电解镀防腐处理，接头采用镦粗处理，提高抗拉、防脱能力;二是表面光滑，使管杆间的摩擦力降低，减少磨损;三是使用泵径范围广，可在Φ44mm泵及以上泵径使用;四是抗弯能力提高，许用弯曲载荷36.4KN较Φ22mm杆增加26.8KN，大大增加了抗弯能力，减缓偏磨;

4、优化加重杆和带扶抽油杆长度

在治理偏磨中提出了许多不同的对策，对偏磨井采用加防磨扶正杆，底部配套加重杆来防止偏磨就是方式之一。结合现场实际，计算不同程度偏磨段的偏磨速率，并编制软件，计算优化加重杆类型、长度及加扶杆的长度，结合对比能耗软件，在许用应力情况下，进一步优化抽油杆型号、加重杆长度及带扶正器抽油杆的长度，达到防偏和降低能耗的双重效果。

5、研制应用φ57mm抽油泵活塞扣型

绝大多数油井偏磨段主要集中于泵上400m以内，抽油杆可以安装耐磨双向保护接箍与扶正器，拉杆因需要进泵筒而无法采取保护措施导致与油管偏磨，易造成拉杆断脱或油管穿孔而躺井。目前，φ44mm、φ50mm、φ57mm泵拉杆均为φ19mm抽油杆，φ19mm抽油杆抽油杆抗磨抗弯性能较差，易弯曲偏磨断脱或造成油管裂缝。因此研究改进了φ57mm抽油泵活塞连接扣型，将活塞原φ19mm扣型改进为φ22mm，拉杆使用φ22mm抽油杆，提高拉杆的抗磨抗弯性能。

四、现场应用情况

2018年，根据油井生产动态优化冲次178井次，安装减速器、调速电机49井次;抽油杆自动旋装装置20套;应用井口旋装装置15套;油管双重保护接箍20井次;Φ25mm*Φ22mm双保变扣接箍30井次;φ30mm抽油杆作为拉杆52井次，配套使用φ30mm抗磨抽油杆作为加重杆7井次（合计用198根）;配套优化加重杆和带扶抽油杆长度57井次;Φ22mm扣型活塞的φ57mm抽油泵48井次;通过以上油井全方位精细防偏配套措施的应用，2018年文卫采油厂偏磨躺井8井次，同比减少23井次;平均免修期563天，同比延长76天。

五、结论与认识

1、在目前防偏配套工艺的基础上，研制应用了油管双重保护接箍、抽油杆保护接箍、Ф22mm扣型的Ф57mm泵、Ф30mm高强杆、抽油杆自动旋装装置等，全方位细化完善了防偏配套工艺，提高了防偏控躺效果。

2、加重杆类型及井段的优化设计，进一步强化了严重偏磨井段防偏措施，避免了配套过度和欠缺，达到了减缓偏磨和降低能耗的双重功效。

3、地面和井下全方位防偏配套工艺的优化和完善，夯实了防偏控躺的基础，巩固了防偏治理效果，两者有力结合，方可实现防偏治偏全面化。