机采井底部偏磨的研究与治理

孙富萍

摘要：针对抽油机井躺井原因进行抽油杆底部偏磨原因分析，提出固化杆防偏磨技术、加重杆防偏磨技术治理底部偏磨，实施后见到了明显效果，经济效益显著。

关键词：机采 偏磨 研究与治理

一、项目背景

由于有杆泵抽油装置简单、操作方便、综合成本低，所以在各种采油方式中，机采井占有绝大多数的比例。2015年濮城油田共实施抽油机维护作业325井次，纯粹因为泵上1-10根偏磨问题造成的躺井有67井次，占躺井总数的20.6%。综合近几年的数据，因抽油杆底部偏磨而造成油井检泵作业的工作量约占全年抽油机井检泵作业工作量总和的20-25%，严重影响了油田的开发水平。

二、抽油杆底部偏磨原因分析

2.1井斜原因

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。不同井深的井中心与井口中心的相对位置，在平面上看，是在井口中心周围的点的集合群;而垂直来看，井筒是一条弯曲旋扭的线条，一般油井井深超过600-800m以后，出现扭曲现象。濮城油田油井的平均倾斜度为3.75°，最大31.5°。

2.2受力不平衡，下行程中性點以下杆柱弯曲造成偏磨

2.2.1底部偏磨分析

经过查询2015年底部偏磨造成躺井的67口井的井斜数据，有42.5%的井泵深以上200m以内，井斜角在0.75º以下。经过对这些井的管柱结构以及正常工况下的受力状况进行分析认为：引起这些井偏磨的主要问题不是井斜问题，而是在设计抽油杆柱组合时只考虑了上冲程抽油杆的强度问题，而没有考虑下冲程的受力状况。活塞在下行程时受到三个向上的力的作用，分别是活塞与泵筒的摩擦力、液流通过活塞排出阀的水力阻力和下行程时作用于活塞底部的液体浮力。正是由于这三个力的作用，使活塞在下行程时必须要靠上部杆柱给其施加一个等量的向下的力才能下行。这就会引起下行程时中性点以下抽油杆因为受压发生弯曲形变产生偏磨。

2.2.2活塞下行程受力分析

SY/T5059-91《抽油泵》中规定：一级抽油泵泵筒和活塞单边间隙在0.012-0.044mm之间，现场应用的一级抽油泵单边间隙为0.035mm，井液的动力粘度为10mpa.s，最下部为∮19mm抽油杆，以∮44×4.8×4×1800工作制度为例，进行活塞下行时的受力分析如下：

在活塞下行时，连接活塞的拉杆是受挤压力最大的部位，也就是说弯曲变形最厉害，因而偏磨也最严重，这就是有许多井井斜角很小，但起出后泵上第1-10根偏磨裂缝或者断脱的原因所在。

2.2.3受力不平衡危害分析

中性点以下抽油杆因为受力不平衡而产生弯曲，其受力最大的部位就是活塞拉杆，再加上目前拉杆直径都会≤上部抽油杆直径，其临界力就会小许多，拉杆在无法承受较大的上部挤压力的情况下就会弯曲变形进而产生偏磨。有些井因为拉杆直径特别小，在强大的应力作用下甚至会出现多个偏磨点，结果造成偏磨断脱或者是油管穿孔。

三、抽油杆底部偏磨的治理

优化杆柱组合，使用加重杆进行防偏磨治理：

对于泵上100-200m井斜角在4°以上的井加重杆固化以解决，依靠扶正器的支撑，使管杆之间不接触，从而避免偏磨。对于井斜角小于4°的井，为了防止抽油杆在下行时由于受力不平衡导致中性点以下杆柱弯曲造成偏磨，在进行杆柱设计时既考虑杆柱的强度，同时考虑杆柱下行的受力平衡，特别是泵径较大或者是泵深较大的井，根据井的日产液量、含水、泵径和泵深等因素通过计算，合理配备加重杆使整个杆柱组合既满足强度需要，同时是下行时中性点下移，又由于中性点以下杆径大、强度高受压后不会产生弯曲或者弯曲程度低而减少偏磨。因此对“1吋抽油杆”进行了改进加工 3/4吋扣，并配套双防接箍，因表面涂有一层耐蚀减磨的特殊金属粉末，光洁度很高，既耐磨损，又可以降低节箍与油管之间的摩擦系数，达到保护抽油杆和油管的双重目的。该接箍不改变杆柱结构，延长管杆使用寿命。

四、抽油杆底部防偏磨技术现场应用

4.1固化杆防偏磨技术

对于泵上100-200m范围内井斜角大于4°的井。通过加重杆固化以及更换双防接箍，依靠扶正器的支撑，使管杆之间不接触，从而避免偏磨。2016、2017年濮城油田抽油机井作业共使用加重杆固化防止底部偏磨99井次，共使用加重杆固化杆1980根，根据措施作业起出情况分析，抽油杆底部偏磨情况得到了有效改善。

4.2加重杆防偏磨技术

对于泵上20根偏磨穿孔、冲次较快、供液不足以及井斜角小于4°的井，特别是泵径在50mm以上的井在设计杆柱组合时，充分考虑泵径、泵深、日产液、含水等因素进行加重杆设计，使下冲程抽油杆在相同受力条件下弯曲程度减轻甚至不弯曲，从而避免了偏磨。2016、2017年濮城油田共在259口井中使用“1吋杆3/4吋扣”特殊加工加重杆5180根（配套双防接箍），其中160井次使用3200只用于防止抽油杆底部偏磨，占双防接箍总数的35.0%。由于双防接箍光洁度和耐磨度都很高，使抽油杆底部偏磨程度明显减轻。有效缓解了抽油杆底部偏磨的程度。

五、经济效益分析

投入部分：

1、双防接箍3200个：3200*166=53.1万元

2、加重杆5180根： 5180*50=25.9万元

合计：53.1+25.9=79.0万元

产出部分：

1、减少作业劳务费26井次：26*8=208万元。

2、减少作业占产：26*4*1.5=156吨。3522*156=54.9万元

产出合计：208+54.9=262.9万元

投入产出比：79.0：262.9=1：3.32

六、认识与结论

在机采管理过程中虽然偏磨是一个严重的问题，但每口油井的偏磨机理却又有着本质的不同。深入分析每口井具体的井身数据和工作参数，优化工艺设计，正确使用防偏磨工具是治理偏磨的有效方法。今后将继续深入研究机采井底部偏磨的机理，加大底部防偏磨配套技术的应用力度，增加底部防偏磨工作的主动性，使抽油杆底部防偏磨技术不断满足现场生产需要。

参考文献：

[1]万仁博，罗英俊。采油技术手册（修订本），北京，石油工业出版社，1993

[2]SY/T5873-2005《有杆泵抽油系统设计施工、推荐做法》