淺析桿管偏磨的原因分析及防治技術建議

1、<p>　　淺析桿管偏磨的原因分析及防治技術建議</p><p>　　摘 要：通過對桿管偏磨失效油井的調查分析，總結桿管偏磨的特點，分析桿管偏磨的影響因素。在掌握桿管偏磨原因的理論基礎上，提出防治桿管偏磨的技術原理。 </p><p>　　關鍵詞：桿管 偏磨 防治 技術 應用 </p><p>　　在有桿泵抽油系統(tǒng)工作中，抽油桿和油管之間不可避免地要產生摩

2、擦，抽油桿與油管摩擦區(qū)域存在接觸應力，使表層發(fā)生嚴重的塑性變形，界面層和氧化層被破壞，新生表層露出。部分金屬發(fā)生膠合，在切向力的作用下，進一步發(fā)生破壞，最后導致金屬沿表層深部發(fā)生破裂，引起油管、抽油桿的失效，造成油井停產減產，縮短了油井免修期，影響了原油產量。 </p><p><b>　　一、偏磨的特點 </b></p><p>　　通過對馬仙采油廠和冷湖油田管理處

3、采油作業(yè)區(qū)有桿泵井現(xiàn)場調查，發(fā)現(xiàn)管、桿偏磨具有以下特點： </p><p>　　1.有桿泵抽油井中管、桿偏磨現(xiàn)象普遍存在。 </p><p>　　通過對35口有桿泵抽油井的調查，在每根抽油桿上都可以看到磨損的痕跡，其中抽油桿接箍或本體被磨去2mm以上的嚴重偏磨井有28口，占80%。直井和泵掛在造斜點以上的斜井中嚴重偏磨井所占比例低，為36.2%；泵掛在造斜點以下的斜井中嚴重偏磨井所占比例高

4、，為87.5%。 </p><p>　　2.桿管偏磨的深度主要發(fā)生在桿柱底部至泵上300m的范圍內。 </p><p>　　從偏磨的深度范圍來看，無論直井還是斜井，管、桿偏磨多發(fā)生在桿柱底部泵上300m的范圍內，在28口嚴重偏磨井中，有20口井的偏磨發(fā)生在這一范圍內，占71.4%；3口泵在造斜點以下的斜井中，造斜點附近100m范圍內的偏磨較其它部分嚴重。高含水、深泵掛環(huán)境下，油管偏磨點位置

5、普遍上移，如目前在南八仙采油區(qū)已經上移至泵上30-70%處，出現(xiàn)全井偏磨的現(xiàn)象。 </p><p>　　3.桿管偏磨的部位一般在同一側，抽油桿接箍比本體偏磨嚴重。 </p><p>　　據統(tǒng)計，在35口偏磨的油井中，抽油桿接箍全部存在偏磨，而本體偏磨嚴重的占80%，接箍磨損嚴重的桿段所對應的油管都存在明顯磨損。 </p><p>　　4. 桿管偏磨形貌主要表現(xiàn)。 &

6、lt;/p><p>　　抽油桿接箍或本體一側被磨平，嚴重者可將抽油桿公扣磨平，油管表現(xiàn)為內壁被磨出一條平行于軸心的凹槽，甚至被磨出一條裂縫。 </p><p>　　5.油管偏磨損壞造成生產周期普遍較短。 </p><p>　　二、偏磨的影響因素 </p><p><b>　　1.井斜的影響 </b></p>&

7、lt;p>　　由于井斜，使油管產生彎曲。生產時，抽油桿的綜合拉力產生了一個側向分力，致使油管和抽油桿產生偏磨，井斜角，越大油管偏磨越嚴重。 </p><p>　　2.生產參數(shù)的影響 </p><p>　　2.1泵掛越深，油管偏磨損壞機率增大 </p><p>　　在泵掛較深的機抽井中，桿管交變載荷較大，桿管在上下運動的過程中桿管彎曲變形較嚴重，造成桿管側向應力

8、增加，加劇桿管偏磨，因此隨著泵掛深度的加深，造成桿管偏磨的機率增加。 </p><p>　　2.2抽油泵泵徑增大，油管偏磨損壞的機率上升 </p><p>　　較大的抽油泵徑在生產過程中桿柱交變載荷較大，活塞與泵筒的摩擦力增加，活塞下行時克服液體上行的阻力增大，因此隨著泵徑的增加，管、桿失效的機率大幅增加。 </p><p>　　2.3抽油機的沖次增大，油管偏磨顯著

9、增加 </p><p>　　隨沖次的增加，單位時間內管桿接觸的次數(shù)增加，導致管桿偏磨加劇，據統(tǒng)計，在偏磨失效的油井中沖次大于6次/min的井次占到了總計數(shù)的24.4%。 </p><p>　　三、油管偏磨的原因分析 </p><p>　　1.井斜造成的油管偏磨 </p><p>　　由于套管變形和井斜，使油管產生彎曲。在抽油機井生產時，抽油桿

10、的綜合拉力或綜合重力產生了一個水平分力。在水平分力（正壓力）的作用下，油管和抽油桿接觸，產生摩擦。在彎曲度較小的地方，油管內壁和抽油桿接箍產生摩擦，油管偏磨面積較大，磨損較輕。而彎曲度越大的地方，不僅油管內壁與抽油桿接箍產生摩擦，油管內壁與抽油桿桿體也產生摩擦，油管偏磨面積較小，磨損嚴重。 </p><p>　　2.抽油桿下行阻力過大，引起中下部抽油桿彎曲變形，造成抽油桿對油管的偏磨加劇。 </p>

11、<p>　　抽油桿下行時，抽油桿柱受的合力方向朝下，對于下部抽油桿來說，同時也受方向向上的應力作用。半干摩擦力、油流阻力、頂托力、液擊載荷等下行阻力都為集中力，是影響抽油桿穩(wěn)定的主要作用力，其大小主要受泵徑、泵掛、含水、原油物性的影響。泵徑越大，泵掛越深下行阻力越大；含水越高，井筒混合液密度越大，頂托力和過油閥阻力越大；原油運動粘度越大，流量系數(shù)越小，過油閥阻力越大。 </p><p>　　3.泵上油

12、管彎曲，造成的油管偏磨 </p><p>　　沒有錨定的抽油管柱，油管在每個沖程中，要承受液柱壓力作用在柱塞上的載荷，上沖程時，液柱載荷轉換到抽油桿上，液柱載荷突然消失，當交變載荷超過一定的限度后，油管收縮并因為彎曲效應而彎曲，造成抽油桿上行偏磨。 </p><p>　　4.產液的腐蝕作用加劇了偏油管的偏磨 </p><p>　　4.1管、桿偏磨，磨損表面產生熱能，

13、使管、桿表面鐵分子活化，產出液具有強腐蝕性，使偏磨處優(yōu)先被腐蝕。 </p><p>　　4.2由于偏磨處表面被活化，成為電化學腐蝕的陽極，從而形成了大陰極小陽極的電化學腐蝕，而產出液是強電解質，具有強腐蝕性，對電化學腐蝕起到一個催化作用，加劇了桿管的腐蝕。 </p><p>　　4.3由于腐蝕使管、桿偏磨表面更為粗糙，從而磨損就會更加嚴重。偏磨和腐蝕并非簡單的疊加，而是相互作用，相互促進，

14、二者交替作用具有更大的破壞性。 </p><p>　　5.材料耐腐蝕性差，也是偏磨腐蝕的重要因素之一 </p><p>　　油井的產出液具有強腐蝕性，所用的油管耐腐蝕性能達不到要求，油管表層涂料的強度和耐蝕性較差，再加上油井不可避免存在桿管偏磨，因此，油管腐蝕、磨損嚴重，甚至穿孔和磨蝕成裂縫。一些油管，由于質量較差和表層涂料脫落，在使用過程中發(fā)現(xiàn)油管穿孔的較多；由于抽油桿本體和抽油桿接箍的

15、材質不同，抽油桿接箍的耐蝕性較差，在油井中先期被腐蝕，從而出現(xiàn)抽油桿接箍偏磨損壞嚴重的現(xiàn)象。 </p><p>　　四、防偏磨配套工藝技術的應用 </p><p>　　1.合理配置加重桿，改善桿柱受力狀況。 </p><p>　　在抽油桿柱中使用加重桿能使桿柱中和點下移，降低桿柱的交變應力幅度，延長抽油桿疲勞斷裂周期。在桿柱底部配置一部分加重桿，改善桿柱受力狀況，使

16、桿柱在上下沖程中始終處于受拉狀態(tài)，減輕因交變載荷引起的抽油桿彎曲變形。 </p><p>　　2.改進抽油桿扶正器的結構和材質，提高其耐磨性能。 </p><p>　　在抽油桿扶正器方面做的主要工作是淘汰了防偏磨性能差的金屬滾輪扶正器；采用最新研制的尼龍扶正器，該扶正器材質好、耐磨、耐腐蝕，使用壽命長，并且結構合理，安裝方便，能有效的防止抽油桿偏磨。 </p><p&g

17、t;　　3.優(yōu)化生產參數(shù)，降低偏磨頻率 </p><p>　　在滿足油井產液量要求的前提下，盡量采用長沖程、慢沖次的抽油機生產參數(shù)，可改善抽油桿柱的受力狀況，減輕管、桿偏磨。同時恢復地層壓力、上提泵掛對控制偏磨桿斷井也有著一定的作用。 </p><p><b>　　五、認識和建議 </b></p><p>　　1.抽油桿與油管偏磨主要原因是井斜

18、、抽油桿柱彎曲、高含水和不合理的生產參數(shù)。 </p><p>　　2.調整生產參數(shù)、加扶正器、油管錨定、桿柱底部加重是防治偏磨的有效措施，具有顯著的經濟效益。其中調整生產參數(shù)效果最明顯，目前采油廠正大力推廣應用電動機的二級傳動裝置，根據油井生產特征將部分油井生產沖參數(shù)調至1-3次/分鐘。 </p><p>　　3.應加強防治偏磨新工藝技術的研究與應用?？捎行Ы鉀Q桿管偏磨問題，延長油井的生產

19、周期。針對油井的不同情況，制定綜合的防治偏磨措施才能取得較大的經濟效益。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]，孫愛軍等，抽油桿管磨損問題的探討及預防措施.鉆采工藝[J]，2001 </p><p>　　[2]，魏志剛、胡小兵，斜井抽油扶正技術研究與應用[J]. 石油鉆采工藝，1996 </p&g