高含水期抽油杆偏磨问题的探讨论.doc

高含水期抽油杆偏磨问题的探讨张云辉摘要：当前，杏北油田已进入三次采油的高含水阶段，随着油田开发的进一步深入，各种问题及矛盾也随之突显出来；抽油杆偏磨问题便是此类问题中占一个，现今杏北地区抽油机井在井下作业施工中发现抽油杆偏磨井占检泵井总数的54.6%，因抽油杆磨断而施工的井占检泵井的37%，所以抽油杆偏磨问题是影响抽油机井的突出矛盾。结合生产实际，为了解决这一问题，我们对抽油杆偏磨问题进行了探讨。1. 前言： 造成抽油杆偏磨的成因有很多，由于抽油机在上下冲程中带动抽油杆及底部活塞上下运行，抽油杆受到多种力的作用，在下冲程时使得抽油杆偏向管壁一侧，并靠向管壁，使得管壁与抽油杆抽油杆（尤其是抽油杆接箍与管壁）产生相对运动，相应摩擦。另外，抽油杆的生产参数通常不变，这样受摩擦的部位及深度也相对不变，长期的互相摩擦，造成了杆管偏磨现象，偏磨的部位多在20-40根处。2.抽油杆偏磨问题的成因自2003年上半年的井下作业施工中，杏北地区抽油机井的抽油杆偏磨井数已占检泵井数的54.65%，因抽油杆磨断而施工的井占检泵井的37%，所以抽油杆偏磨问题是影响抽油机井的突出矛盾。结合生产实际，为了解决这一问题，我们对抽油杆偏磨问题进行了探讨。3抽油杆偏磨影响因素3.1油田流体的性质杏北油田原油属于低含硫、高凝固史石蜡基质原油，凝固点27.020C，含蜡24.6%，比重0.854，粘度74mpas。3.2抽油杆偏磨现状根据作业施工的生产实际中发现，近三年来抽油杆偏磨居高不下，据资料统计，现汇总列表如下：2001年-2003年1-8月份杆管偏磨情况统计对比表年（月）检泵井数（口）偏磨井数（口）所占施工井百分数（%）2001（1-8月）1062149142002（1-8月）1025219202003（1-8月）855172203.3结合统计表及现场实践中发现，抽油机井杆偏磨特点3.3.1偏磨深度多在泵上350米内3.3.2偏磨部位多为抽油杆单侧偏磨，多为接箍偏磨，如果偏磨严重，在泵上200米内，也有杆体偏磨现象，磨断井因抽油杆接箍在泵上30-150米处，因接箍偏磨去一半后，产生应力集中，而在接箍中部拉断，从而造成检泵作业。3.3.3偏磨井一般沉没度低（小于100米）且含水高于90%3.3.4偏磨井全部为一级泵，2、3级泵并没有发现磨断的井3.4偏磨成因分析造成抽油杆偏磨的成因有很多，抽油机在上下冲程过程中带动900米左右的抽油杆及活塞上下运动，油管抽油杆受到多种力的作用，使得抽油杆偏向管壁一侧，并靠向管壁，使得管壁与抽油杆（尤其是杆接箍）与管壁相互摩擦，开始为内切圆式的线接触摩擦，随着偏磨的加剧与加重，变为面接触摩擦；另外，抽油机井的生产参数不变，即受力大小与方向不变，这样受摩擦的部位及深度也相对不变，长期的相互摩擦，就造成了面偏磨现象。3.4抽油杆稳定性的影响如果下行阻力较小，抽油杆受压长度也小，抽油杆基本保持直线状态，杆柱中和点靠近下端，但随着弯曲应力的增加，使得受压及长度增大，当弯曲应力达到一定值时，杆柱失稳由于管柱的限制，受力弯曲的杆柱与油管壁相接触，其失稳的临界长度和载荷分别为： 式中 E-弹性摸量N I-惯性矩m4 L-单根杆长度m抽油杆的失稳的临界长度和临界载荷杆径（mm）16192225l（m）92103114122p（kN）015024035051由表中知道，当弯曲载荷足够大时，杆失稳而弯曲，而在井下多种交变载荷作用下，是可以加剧杆柱的多次弯曲，另外因抽油杆本身形状所决定的原因，使得接箍处即抽油杆两端最易靠近油管而产生偏磨。3.6沉没度影响3.6.1因沉没度降低，杆柱的弯曲载荷下降3.6.2由于沉没度低，受气体影响，泵游动凡尔打开较晚，杆压受压弯曲增强，使得杆管偏磨加剧。3.6.3由于沉没度低，油管挂的中和点上移，因泵的“活塞效应”管柱底部受到向上的有效弯曲力作用而发生弯曲变形，使得管柱与杆柱相互摩擦的时间增长，磨损增大。3.7高含水的影响由于含水的不断升高，使得管柱内的液体由原来的大部分油气变为大部分为水，当含水达到90%以上时，使得管杆的优先油湿变为优先水湿，这样，加大了管杆间的摩擦系数，同时也失去了原油的润滑作用，使得磨损加剧。另外静液柱对底部活塞的液柱压力增大，由于交变载荷增大，使得油管的中和点上移，油管弯曲及摆动加剧，同时抽油杆疲劳加剧，而易于产生弯曲，这样管杆磨损也同时加剧。3.8抽汲参数的影响抽油机井生产时，随着抽油机上下运行，井下的杆柱不停的受交变载荷影响，下冲程时有杆柱自身重力、液体的水力摩擦阻力、泵活塞与衬套间磨阻和流体通过游动凡尔时的水力磨阻集中作用于杆柱，杆柱随着抽汲参数增大，纵向弯曲载荷也增加，杆柱稳定性变差，当冲次加快时，所受交变载荷变换迅速，使得杆管偏磨加剧。4、抽油杆偏磨的防治目前抽油杆偏磨的防治办法主要是下扶正器，原因是扶正器为塑料制品，其与管壁摩擦系数小而减小管杆间摩擦，这也确实是一个指标的好办法，但为了在现有生产条件和生产环境下能够治本，现提出以下几点建议。4.1在选择泵径时，不可为追求产量而一味的加大生产参数。4.2泵径的选择不可以大为准，泵径过大虽然可以提高产量，但同时沉没度过低是导致杆管偏磨的一大因素。4.3应尽可能的选择长冲程低冲次的合理生产参数。4.4建议根据实际情况选择使用2级或3级泵。4.5尽可能在现有条件下选择使用76毫米油管，这样可以减少油管对抽油杆的限制，减少杆管间的偏磨。4.6建议使用加重杆和组合式抽油杆，使得杆柱中和点下移，在一定程度上可以减少抽油杆弯曲。5.结论抽油机井偏磨问题是由于含水上升，沉没度过低、抽汲参数大造成的，所以应采取防治结合的原则，要根据每一口井的实际情况，因地制宜地编制开采方案及施工设计，充分地考虑到管杆偏磨的防治问题，也只有这样才能使之得到有效控制，也只有如此，才能延长检泵周期，控制并节约我们的作业成本。6.致谢本论文在编写中得到了指导教师陈宏及同事张立宽的积极帮助，也得