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1、<p> 油田抽油機(jī)井偏磨及防偏磨分析</p><p> [摘 要]抽油機(jī)采用抽油桿向井下泵傳遞動(dòng)力,桿管接觸時(shí),相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成抽油桿與油管的磨損,稱為偏磨。偏磨使抽油桿磨損,降低了抽油桿的強(qiáng)度,造成抽油桿斷裂,磨穿油管壁,影響油井正常工作,給油田帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文調(diào)研分析了油田四礦853-7井桿管偏磨和治理方面的現(xiàn)狀,研究了造成桿管偏磨的機(jī)理,危害以及治理方案。 </p><
2、;p> [關(guān)鍵詞]油井偏磨 HDPE內(nèi)襯油管 油桿斷脫 </p><p> 中圖分類號(hào):TQ172.75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)12-0016-01 </p><p> 一、油田抽油機(jī)井偏磨及防偏磨概況 </p><p> 油田開發(fā)進(jìn)入高含水開采階段,油井的井況發(fā)生了很大的變化,加之強(qiáng)注強(qiáng)采,致使管桿工作環(huán)境日益惡劣,
3、抽油井的偏磨腐蝕問題變得越來越突出。偏磨與腐蝕相互作用,加快了管桿磨損速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年度,勝利油田因?yàn)楣軛U偏磨造成油井維護(hù)工作量占到維護(hù)量的1/3左右,偏磨造成的管桿報(bào)廢率達(dá)到60%以上,僅作業(yè)費(fèi)用和管桿投入達(dá)數(shù)億元,有效治理偏磨亟待解決的問題。 </p><p> 二、桿管偏磨的機(jī)理危害及治理 </p><p> ?。ㄒ唬┢サ臋C(jī)理分析 </p><p>
4、 抽油機(jī)井的管桿泵在井下時(shí)刻受到拉壓彎扭擠等組合變形的影響,在這個(gè)復(fù)雜的受力運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中,造成管桿偏磨的因素太多,主要有: </p><p> ?。?)井液介質(zhì)的因素。據(jù)資料顯示,油井產(chǎn)出液含水大于75%時(shí),由油包水型轉(zhuǎn)換為水包油型,管、桿表面則失去了油性潤(rùn)滑介質(zhì),磨損程度加重。礦化度明顯增大Cl-、HC03-和H2S的含量的普遍較高。管桿的偏磨,表面生熱,鐵原子活化。具有強(qiáng)腐蝕性的產(chǎn)出液,使偏磨處優(yōu)先被電化學(xué)腐
5、蝕,使得管桿偏磨表面更粗糙,磨損更為嚴(yán)重。 </p><p> ?。?)井身結(jié)構(gòu)的影響:隨著油田的開發(fā)斜井、定向井越來越多,井身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。造斜點(diǎn)附近,管桿受井眼軌跡的影響產(chǎn)生彎曲,管桿發(fā)生強(qiáng)烈摩擦磨損。 </p><p> ?。?)油管受壓彎曲的影響:有封隔器等工具的管柱,尾管較短時(shí),泵上油管受壓彎曲,造成抽油桿與油管偏磨。 </p><p> ?。ǘ┢ヒ?/p>
6、的危害 </p><p> 隨著油田開發(fā)的不斷深入,綜合含水逐年上升,加之多年的強(qiáng)注強(qiáng)采,致使桿、管在井下的工作條件日益惡劣,偏磨腐蝕加劇,各種原因引起的斷脫、漏失問題也就日趨嚴(yán)重。 </p><p> ?。?)偏磨引起斷脫、漏失 </p><p> 井斜引起的偏磨及原因造成井斜的因素很多,有自然井斜,人工井斜和地層蠕動(dòng)等。由于井斜或套管變形形成“拐點(diǎn)”,使油管
7、產(chǎn)生彎曲。在油井生產(chǎn)時(shí),抽油桿的綜合拉力F或綜合重力W產(chǎn)生了一個(gè)水平分力N(正壓力)的作用,油管和抽油桿在“拐點(diǎn)”處接觸,產(chǎn)生摩擦。 </p><p> 在“拐點(diǎn)”彎曲度較小的地方,油管內(nèi)壁和抽油桿接箍產(chǎn)生摩擦,油管偏磨面積較大,而彎曲度較大的地方,不僅油管內(nèi)壁與抽油桿接箍產(chǎn)生摩擦,油管內(nèi)壁與抽油桿本體也產(chǎn)生摩擦,油管偏磨面積較小,磨損較嚴(yán)重。 </p><p> ?。?)“失穩(wěn)”對(duì)偏磨
8、的影響 </p><p> 首先,分析桿、管在上下沖程過程中每一點(diǎn)的受力狀況。在上沖程過程中,有桿柱向上的拉力,該點(diǎn)以下桿柱在液體中的重力,該點(diǎn)以下桿柱在上行中與液體的摩擦力,活塞與泵筒的摩擦力。由于向上的拉力遠(yuǎn)大于向下的阻力,因此,桿柱在向上的拉力作用下向上運(yùn)動(dòng),完成上沖程。在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,桿柱每一點(diǎn)在合力作用下都被拉直,不與油管接觸,從而不會(huì)發(fā)上偏磨現(xiàn)象。中性點(diǎn)(即合力為零的點(diǎn))以下油管受力時(shí),有上部油管
9、在井液中的重力形成向下的壓力、下部油管在液體中的重力以及管內(nèi)介質(zhì)對(duì)油管和活塞對(duì)泵筒向上的摩擦力[1]。在上述力的作用下,下部油管發(fā)生擺動(dòng)與抽油桿接箍產(chǎn)生摩擦。這種偏磨較輕,通常為雙面偏磨。中性點(diǎn)位置與泵以下尾管的長(zhǎng)度有關(guān)。若尾管長(zhǎng),則泵以下的重量加大,就可以把彎曲應(yīng)力抵消。 </p><p> 在下沖程過程中,油管每一點(diǎn)的合力都是向下,油管被拉直,不會(huì)發(fā)生偏磨現(xiàn)象。桿柱每一點(diǎn)的受力以該點(diǎn)以下桿柱在液體中的重力,
10、桿柱下行時(shí)與液體摩擦產(chǎn)生的向上的阻力,活塞與泵筒摩擦產(chǎn)生的向上的阻力,該點(diǎn)以上桿柱在液體中重力作用于該點(diǎn)形成的向下的壓力。下沖程時(shí)各點(diǎn)受力比較復(fù)雜,而且處于變化中,下沖程運(yùn)動(dòng)開始時(shí),還受到桿柱向上的慣性力的作用。各點(diǎn)合力向下,桿柱向下運(yùn)動(dòng)。中性點(diǎn)以上的抽油桿始終處于拉伸狀態(tài),不會(huì)彎曲變形,發(fā)生偏磨現(xiàn)象。而中性點(diǎn)以下的抽油桿,由于該點(diǎn)以下桿柱的重力較小,不足于克服其他各種向上的阻力,而該點(diǎn)以上桿柱的重力較大,作用于該點(diǎn)形成向下的壓力較大,
11、下部桿柱在強(qiáng)大的壓力作用下完成下沖程,容易彎曲變形,發(fā)生偏磨現(xiàn)象。由于桿柱的塑性較強(qiáng),上部的重力不會(huì)很快對(duì)下部形成壓力,而下部桿柱在上沖程的慣性力作用下還在向上運(yùn)動(dòng),大大增加了中下部桿柱的彎曲程度。桿柱發(fā)生彎曲的這種現(xiàn)象稱“失穩(wěn)”,桿柱“失穩(wěn)”是偏磨的主要原因,而中性點(diǎn)越低,桿柱的“失穩(wěn)”越輕,桿柱偏磨現(xiàn)象也越輕?!笆Х€(wěn)”引起的偏磨均為雙偏磨,使抽油桿強(qiáng)度變低,加之交變載荷的影響,抽油桿容易疲勞。因此,底部抽油桿出現(xiàn)斷脫的情況較多。 &
12、lt;/p><p> 從理論上講,“失穩(wěn)”與如下因素有關(guān):沖程、沖次越大,“失穩(wěn)”越嚴(yán)重;多級(jí)組合中,細(xì)桿比例越大,“失穩(wěn)”越嚴(yán)重;同一深度,三級(jí)組合比二級(jí)組合“失穩(wěn)”嚴(yán)重;泵的間隙越小,活塞與泵筒的摩擦力越大,“失穩(wěn)”越嚴(yán)重。 </p><p><b> 三、綜合治理對(duì)策 </b></p><p> 對(duì)偏磨井采取綜合治理措施,形成了以“扶正
13、、加重、錨定”為主導(dǎo)的偏磨井綜合治理技術(shù)。 </p><p> ?。ㄒ唬┳詣?dòng)防偏磨抽油桿加倒拉錨治理技術(shù) </p><p> 綜合利用HW自動(dòng)防偏磨抽油桿和管柱錨定技術(shù)這兩種工藝技術(shù),對(duì)偏磨較嚴(yán)重的井進(jìn)行治理,采用管柱錨定技術(shù)可以減輕和預(yù)防管柱彈性伸縮彎曲造成的管桿偏磨損傷,自動(dòng)防偏磨裝置可實(shí)現(xiàn)油管、抽油桿隔離不接觸,降低抽油桿柱下行阻力,最終達(dá)到滿意的防偏磨效果。 </p>
14、<p> ?。ǘ┨厥饨庸糠榔ゼ夹g(shù) </p><p> 對(duì)抽油桿接箍進(jìn)行特殊處理,提高其光潔度、硬度及抗腐蝕能力,減小摩擦系數(shù),達(dá)到減輕抽油桿磨損的目的。目前常用的特殊接箍主要有鍍鉻接箍和雙向保護(hù)接箍。 </p><p> (三)小電泵采油工藝技術(shù) </p><p> 采用小電泵采油工藝技術(shù)可以徹底解決偏磨問題。該技術(shù)適應(yīng)井況較好、供液能力強(qiáng)、
15、不出砂的井。之前在四礦偏磨嚴(yán)重的幾口井采取了小電泵采油工藝措施,由于小電泵質(zhì)量問題,成功率僅為50%,但成功的井目前仍正常生產(chǎn),免修期均達(dá)到了600天以上。 </p><p> ?。ㄋ模┎捎梅榔ゲ捎凸に嚬苤?</p><p> 該工藝是依據(jù)“同心圓”理論開發(fā)的防偏磨采油工藝技術(shù)。其特點(diǎn)一是采用泵下加重裝置,將抽油桿柱的中和點(diǎn)下移至泵筒以下,使管桿始終處于拉伸狀態(tài);二是對(duì)油管采取雙向錨定
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