桿管偏磨原因分析及治理

1、桿管偏磨原因分析及治理對(duì)策完善 匯報(bào)提綱u 全油田偏磨情況u 偏磨機(jī)理及影響因素分析u 偏磨治理對(duì)策改進(jìn)及其完善 一、全油田偏磨情況 截止目前，全油田共有抽油機(jī)井1142口，開井933口。在上述開井中，地質(zhì)上定義的斜井有78口，而斜井是桿管偏磨的主要對(duì)象，此外，由于油田開發(fā)已處于中后期，綜合含水高，且多數(shù)油井供液能力差，因此而導(dǎo)致的直井偏磨也同時(shí)存在。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全油田2005年發(fā)現(xiàn)偏磨井10口；2006年為20口；2007年上升至33口，其中有15口井造成檢泵；2008偏磨井進(jìn)一步增加到34口，造成檢泵作業(yè)有20口，今年到目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)偏磨井34口。從以上情況來看，桿管偏磨問題越來越突出，已

2、經(jīng)是桿管斷脫的一項(xiàng)主要原因，需要我們進(jìn)一步加大研究和治理力度，遏止桿管偏磨上升的勢(shì)頭。 一、全油田偏磨情況 10102020333336363 38 8151523230 05 510101515202025253030353540402005年2005年2006年2006年2007年2007年2008年2008年偏磨井?dāng)?shù)偏磨井?dāng)?shù)偏磨斷脫井?dāng)?shù)偏磨斷脫井?dāng)?shù)圖1 近幾年的桿管偏磨、斷脫趨勢(shì) 一、全油田偏磨情況 圖 2 2008偏磨井在各作業(yè)區(qū)的分布構(gòu)成 右圖為08年偏磨井?dāng)?shù)在各作業(yè)區(qū)的分布，從中可以看出，錫林、蒙古林、邊采的偏磨井所占比例高。錫林主要是由于近幾年新投的斜井多，偏磨問題加??；蒙古林的

3、偏磨與隱蔽斜井、三次采油注聚合物及產(chǎn)出液有關(guān)；邊采作業(yè)區(qū)的偏磨主要是隱蔽斜井造成的。 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 桿管之間的偏磨在直井及斜井中（隱蔽斜井）都可能發(fā)生，但其偏磨機(jī)理是不盡相同的，下面分別進(jìn)行闡述。 、直井中的桿管偏磨機(jī)理 直井主要指的是無明顯井斜與方位角變化，水平位移小的井，在理想狀態(tài)下，井筒中抽油桿應(yīng)是自然居中，與油管內(nèi)壁無接觸，不會(huì)產(chǎn)生磨損。但在實(shí)際情況下，井下桿柱系統(tǒng)受力比較復(fù)雜，在工作過程中抽油桿受到其自重、液柱壓力、底部液體對(duì)柱塞向上作用力、桿柱接箍承受的阻力、泵筒與柱塞內(nèi)的摩擦力，在特殊工況下還會(huì)存在液擊力以及由此導(dǎo)致的振動(dòng)力。在上述各種因素的綜合作用下，桿柱受壓、彎

4、曲、徑向偏移導(dǎo)致偏磨。 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 抽油桿是細(xì)長(zhǎng)柔性桿，在桿柱上存在一個(gè)中和點(diǎn)，中和點(diǎn)以上的桿柱受拉力作用，不會(huì)產(chǎn)生屈曲；中和點(diǎn)以下的桿柱受壓，桿柱的重量與軸向壓力相平衡，當(dāng)軸向壓力增大到一定程度時(shí)，抽油桿柱將在油管內(nèi)產(chǎn)生屈曲。絕大多數(shù)直井桿管偏磨的直接原因是底部抽油桿柱在下行阻力的作用下產(chǎn)生彎曲，導(dǎo)致桿管接觸而產(chǎn)生偏磨。 圖3 抽油失穩(wěn)彎曲示意圖 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、斜井中的桿管偏磨機(jī)理 斜井主要是指井斜角大，水平位移大，或者方位角變化大的井，在這類井中，由于井眼的彎曲，導(dǎo)致了桿管的自然接觸，在運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)致摩擦磨損，這就是斜井中桿管偏磨機(jī)理。與直井不同的是，在斜井

5、中，由于井眼的彎曲，抽油桿被迫隨著井眼彎曲，在與油管作用的點(diǎn)或者面上，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于油管的法向作用力，即為桿管間的正壓力，在這個(gè)力的作用下，桿管接觸，在來回的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生磨損。 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、斜井中的桿管偏磨機(jī)理 圖3 桿管在斜井中的狀態(tài) 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素、影響偏磨的主要因素 目前，大多數(shù)油田都存在桿管偏磨的現(xiàn)象，對(duì)于桿管偏磨的主要影響因素的討論也非常多，已經(jīng)形成了一些共識(shí)性的東西，為了更清楚地分析、掌握其主要影響因素，2008年以來對(duì)所發(fā)現(xiàn)的40口偏磨井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工作制度（沉沒度、含水、泵效、泵型、生產(chǎn)參數(shù)等）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，與偏磨的主要影響因

6、素做對(duì)比驗(yàn)證，尋找偏磨的共性特征，便于制定對(duì)策和完善配套工藝。 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素、影響偏磨的主要因素 1、沉沒度 對(duì)于低沉沒度井，由于液面低，抽油桿下行過程中，柱塞接觸到液面的時(shí)間要比正常井長(zhǎng)，因此產(chǎn)生的速度、動(dòng)量大，當(dāng)接觸到液面的瞬間，速度、動(dòng)量急劇下降，對(duì)抽油桿產(chǎn)生一個(gè)巨大的反作用力，抽油桿因失穩(wěn)而彎曲，與油管接觸摩擦而磨損，這就是通常所說的“液擊現(xiàn)象”。 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素 1、沉沒度 7030百分比2812井次供液不足泵工作正常液面情況 表1 供液不足與偏磨井次統(tǒng)計(jì) 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素 2、含水

7、 這里主要指高含水階段，由于在高含水階段產(chǎn)出液的潤(rùn)滑性能差，桿管間的摩擦系數(shù)大，同一接觸壓力下的磨損會(huì)更嚴(yán)重。另外高含水階段產(chǎn)出液的比重大，單位體積液體對(duì)柱塞的反作用力大，加劇了對(duì)桿的沖擊。為了驗(yàn)證此結(jié)論，對(duì)40口井偏磨井含水級(jí)別進(jìn)行了劃分統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有29口井含水在81100，占72.5，印證了含水也是影響偏磨的重要因素。 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素 2、含水 47.5252.512.557.5百分比百分比19101523井次井次91100819071806170516050以下以下含水含水表2 供液不足與含水情況統(tǒng)計(jì) 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素

8、 3、生產(chǎn)參數(shù) 主要是高沖次生產(chǎn)的井，沖次越高，運(yùn)動(dòng)中的震動(dòng)載荷就越大，增加了桿管接觸的可能性，如果發(fā)生在供液不足的井上，會(huì)大大加劇桿管的磨損。 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素 4、抽油泵直徑 泵徑越大，柱塞與泵筒之間的摩擦力越大。抽油桿柱下端所受的集中軸向壓力逐漸增加，從而造成桿管偏磨。通過對(duì)偏磨井泵徑統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，偏磨井泵型多集中38及以上泵型，其中44泵型偏磨井次最多，占50。泵型32mm38mm44mm56mm井次214204百分比5355010 表3 泵型與偏磨井次統(tǒng)計(jì) 二、偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素 5、井眼軌跡 部分井井眼軌跡無規(guī)則彎曲，方位角變化

9、大，或者水平位移大，造成嚴(yán)重偏磨。以太27-35與林4-212X為例，太27-35井為典型的隱蔽斜井，兩年來因?yàn)槠ピ斐闪巳螜z泵作業(yè)。每次起出的抽油桿都有不同程度的磨損，或部分、或全井段。林4-212X井由于水平位移大，并且造斜位置靠上，投產(chǎn)后4天就造成井中的金屬扶正器卡，損壞。林4-212X垂直剖面圖、太27-35水平透影軌跡 二、桿管偏磨機(jī)理及影響因素分析 、影響偏磨的主要因素 6單井產(chǎn)出液腐蝕及含三次采油用聚合物 產(chǎn)出液含聚合物濃度越高，柱塞與泵筒的粘滯阻力越大，抽油桿下行阻力越大，從而增加桿管偏磨幾率。同時(shí)產(chǎn)出液腐蝕加劇桿管偏磨，目前蒙古林作業(yè)區(qū)部分單井偏磨頻繁，主要原因是單井產(chǎn)出液

10、腐蝕及產(chǎn)出液含調(diào)剖劑。 二、桿管偏磨機(jī)理及影響因素分析 通過上述分析可以看出，沉沒度、含水、生產(chǎn)參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)等是影響偏磨的主要因素，現(xiàn)場(chǎng)單井的偏磨不是受單一因素的影響，而是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果，需要我們綜合分析偏磨原因，確保治理措施得當(dāng)。 二、桿管偏磨機(jī)理及影響因素分析 、偏磨現(xiàn)象總結(jié)1磨損程度 對(duì)于抽油桿，由于其接箍處比本體大，首先受損的是桿接箍，然后是桿本體；嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為桿接箍處磨穿而斷脫，油管由于絲扣處較脆弱，容易被磨損造成漏、脫等問題，其次是管內(nèi)壁的淺層溝槽。 二、桿管偏磨機(jī)理及影響因素分析 、偏磨現(xiàn)象總結(jié) 2對(duì)于普通斜井，偏磨位置主要在造斜及穩(wěn)斜段，且穩(wěn) 斜段的磨損要比增斜段嚴(yán)重

11、。 普通三段式斜井（直造穩(wěn)）的磨損部位，大多數(shù)是從造斜位置開始，一直延伸到泵處。通過對(duì)發(fā)生偏磨的部分單井統(tǒng)計(jì)來看，磨損嚴(yán)重的位置主要是在中下部，也就是穩(wěn)斜段。井號(hào)泵深井斜角偏磨位置時(shí)間直井段造斜段穩(wěn)斜段林4-35X150530.6D19mm抽油桿及底部加重D25mm桿全部偏磨嚴(yán)重，泵上44根油管內(nèi)壁磨損嚴(yán)重, 第46根抽油桿節(jié)箍偏磨斷+2009.2林4-72X140024.4柱塞以上37根抽油桿偏磨嚴(yán)重, 第130根油管磨穿+2009.3林4-15X11393252D22mm抽油桿偏磨嚴(yán)重, 油管第117-146根以后絲扣全部磨壞+2009.3林4-3X1494抽油桿自65根以后接箍全部偏磨，

12、119根以后全部偏磨彎曲, 第119根抽油桿接箍下偏磨斷+2009.4林4-75X135723.4泵上第12根油管本體被磨穿，泵上20根油管偏磨嚴(yán)重+2009.11林4-11X1430254自110根抽油桿以下全部偏磨，第130根抽油桿接箍被磨斷 +2008.1太27-1X175122100根以下抽油桿偏磨嚴(yán)重，第179根抽油桿節(jié)箍偏磨脫 +2008.12林4-11X1430254第110根以下抽油桿節(jié)箍偏磨, 第141根抽油桿節(jié)箍磨斷 +2008.12林4-13X132826.4自110根抽油桿以下接箍偏磨, 119根油管絲扣偏磨漏失+ 2009.1林4-73X140028.3第101、10

13、2根抽油桿節(jié)箍嚴(yán)重偏磨, 第104根以后抽油桿節(jié)箍輕微偏磨+2009.3林4-27X125030.6泵上第2-4根油管絲扣磨穿，30根油管偏磨嚴(yán)重,對(duì)應(yīng)抽油桿磨損嚴(yán)重+2009.2注注：表中“”表示存在偏磨，“”表示偏磨嚴(yán)重 二、桿管偏磨機(jī)理及影響因素分析 、偏磨現(xiàn)象總結(jié) 3對(duì)于直井，偏磨位置集中在中下部位。 直井的磨損部位集中在抽油桿中和點(diǎn)以下的部分，在桿下行時(shí)受壓產(chǎn)生彎曲，與油管內(nèi)壁接觸，同時(shí)部分供液不足井發(fā)生液擊，瞬間的沖擊力加重了抽油桿的彎曲，導(dǎo)致桿管磨損，這類井的治理主要采取下部加重的措施，強(qiáng)行下移中和點(diǎn)，減少受壓部分桿長(zhǎng)，目前的工具有加重桿及加重錘。 三、桿管偏磨治理對(duì)策的完善 隨

14、著桿管偏磨問題的日益突出，工程所結(jié)合各作業(yè)區(qū)采取了積極有效治理措施，不斷摸索和總結(jié)偏磨井的規(guī)律，調(diào)整思路，改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，引進(jìn)新工藝技術(shù)，取得了一定成效，治理對(duì)策逐漸完善，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的工作上。 三、桿管偏磨治理對(duì)策的完善 、開展桿柱應(yīng)力測(cè)試，明確井下桿柱受力狀況 為了搞清楚井下桿柱的受力狀況，便于指導(dǎo)使用配套工具，開展了井下應(yīng)力測(cè)試工作，截止目前已開展了5口井的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，采取了合理的加重措施配套，效果明顯，測(cè)試使用的儀器為大慶油田研制，該儀器主要由傳感單元、CPU 單元、數(shù)據(jù)變換單元、電源穩(wěn)定單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、地面計(jì)算機(jī)等組成。 圖9 抽油桿拉壓力測(cè)試儀外形示

15、意圖 三、桿管偏磨治理對(duì)策的完善 、開展桿柱應(yīng)力測(cè)試，明確井下受力狀況。 以哈11-25井的井下應(yīng)力測(cè)試為例，這口井前期因?yàn)楣┮翰蛔悖瑢?dǎo)致了桿底部偏磨，根據(jù)應(yīng)力測(cè)結(jié)果，有針對(duì)性的采取了加重措施，取得了良好的效果。H11-25井分別在20m、700m、1100m、1400m、1480m安裝5根測(cè)試儀器，并設(shè)置兩個(gè)密集采點(diǎn)區(qū)（每秒采集50點(diǎn)），以便詳細(xì)記錄抽油桿拉壓力。 可以看出該井在上沖可以看出該井在上沖程時(shí)桿柱受拉力作用由井程時(shí)桿柱受拉力作用由井口向下逐步減小，上沖程口向下逐步減小，上沖程時(shí)最小拉力為時(shí)最小拉力為5.6kN。該井。該井下沖程時(shí)中和點(diǎn)在下沖程時(shí)中和點(diǎn)在1150m左右，表明在左右，

16、表明在1150m至泵至泵上的抽油桿處于受壓狀態(tài)，上的抽油桿處于受壓狀態(tài)，是重點(diǎn)采取措施部位。是重點(diǎn)采取措施部位。 采取措施后，該井采取措施后，該井在上沖程時(shí)桿柱受拉力在上沖程時(shí)桿柱受拉力作用由井口向下逐步減作用由井口向下逐步減小，上沖程時(shí)最小拉力小，上沖程時(shí)最小拉力為為6.2kN。該井下沖程時(shí)。該井下沖程時(shí)中和點(diǎn)下移到中和點(diǎn)下移到1350m左左右，中和點(diǎn)下移右，中和點(diǎn)下移200米，米，桿柱受力狀況明顯變好。桿柱受力狀況明顯變好。 三、桿管偏磨治理對(duì)策的完善 、 優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)參數(shù) 在前期單純的防偏磨工藝配套的基礎(chǔ)上，通過對(duì)偏磨機(jī)理的認(rèn)識(shí)，將工作制度的優(yōu)化也提升到工作重點(diǎn)之中。在不影響提液和抽油機(jī)

17、設(shè)備允許的情況下，盡量長(zhǎng)沖程、低沖次生產(chǎn)，對(duì)于低產(chǎn)低效井，配套節(jié)能減速裝置或采取一些必要的間抽措施。今年共組織對(duì)各作業(yè)區(qū)進(jìn)行了465井次工況檢查工作，并優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整50口井，通過調(diào)整，起到了較好的效果。 三、桿管偏磨治理對(duì)策的完善 、改進(jìn)桿柱防偏磨設(shè)計(jì) 注重優(yōu)化桿柱、泵徑組合，對(duì)于新井，確保下井桿柱組合、應(yīng)力范圍合理；對(duì)于發(fā)生偏磨的老井，起出后重新優(yōu)化組配桿柱，按照實(shí)際產(chǎn)液選擇合適的泵型。同時(shí)為了更好的總結(jié)和摸索出斜井偏磨治理的經(jīng)驗(yàn)，建立了斜井治理的詳細(xì)記錄檔案，主要記載治理的詳細(xì)做法，使用的什么防偏工具，下的位置、數(shù)量，上次的磨損情況，本次的磨損情況，做詳細(xì)的對(duì)比分析，找出設(shè)計(jì)的不合理之

18、處，重新調(diào)整，下次再磨損，再分析原因. 反復(fù)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高方案的符合率，下面以林4-15X1井的治理認(rèn)識(shí)過程為例，來闡述具體的做法。 三、桿管偏磨治理對(duì)策的完善1、400-600米每?jī)筛粋€(gè)D22扶正器，共12個(gè)；2、600-800米每根桿一個(gè)D22扶正器，共25個(gè)；3、800-1340米每四根桿一個(gè)扶正器，共17個(gè)，原井下部配套加重桿72米。第52-87根，每根桿一個(gè)D22雙向保護(hù)節(jié)箍；第88-119根 ，每根桿一個(gè)D19雙向保護(hù)節(jié)箍；120-153根，每根桿一個(gè)抽油桿扶正器（注尼龍）； 去掉原井加重桿。 該井該井06年年6月份投產(chǎn)平均檢泵周期在月份投產(chǎn)平均檢泵周期在300天左右，天左右，09年年3月月6日扶