某油田杆管偏磨对策研究

1、采油工艺研究院采油工艺研究院报报 告告 提提 纲纲n杆管偏磨现状分析杆管偏磨现状分析n防偏磨技术应用与进展防偏磨技术应用与进展n目前存在问题目前存在问题n建议与对策建议与对策12385123850 0200020004000400060006000800080001000010000120001200014000140001097310973总开总开井数井数26382638抽油机抽油机井数井数偏磨偏磨井数井数占总开井数的占总开井数的88.6% 占抽油机井数的占抽油机井数的24.04% 偏磨井数量大偏磨井数量大偏磨问题突出偏磨问题突出%降低有杆泵免修期降低有杆泵免修期降低泵效降低泵效减少有效生产

2、时间减少有效生产时间油井生产效油井生产效益下降益下降杆管断、裂、漏杆管断、裂、漏问题突出问题突出 作业维护量居高不下作业维护量居高不下 杆管偏磨维护工作量占总杆管偏磨维护工作量占总维护工作量的近维护工作量的近1/3，增加了，增加了油井维护的负担和成本支出。油井维护的负担和成本支出。 杆管报废率高杆管报废率高 年报废率达年报废率达1010以上以上，全，全局每年报废油管、抽油杆达局每年报废油管、抽油杆达上百万米上百万米，直接经济损失超，直接经济损失超过亿元。过亿元。直井直井斜井斜井总井数总井数( (口口) )偏磨井数偏磨井数( (口口) )比例比例总井数总井数( (口口) )偏磨井数偏磨井数( (

3、口口) )比例比例6178617890590514.6514.6553253223623644.3644.36斜井的偏磨比例斜井的偏磨比例远大于直井远大于直井 （1 1）偏磨井井斜统计）偏磨井井斜统计 所占比例所占比例15%15%泵上泵上-650m-650m5%5%80%80%泵上泵上-400m-400m全井全井偏磨段偏磨段 根据东辛根据东辛20022002年作业的油井的跟踪结果年作业的油井的跟踪结果, ,得出偏得出偏磨部位的比例。磨部位的比例。61%61%19%19%12%12%8%8%接箍磨接箍磨本体磨本体磨杆断脱杆断脱腐蚀偏磨腐蚀偏磨根据胜采作业的油井的跟踪结果根据胜采作业的油井的跟踪结

4、果, ,得到泵径与偏磨的关系曲线得到泵径与偏磨的关系曲线3 3、杆管偏磨原因杆管偏磨原因偏磨为什么会越来越普遍偏磨为什么会越来越普遍越来越严重？越来越严重？新钻井新钻井80以以上为定向斜井上为定向斜井老井增产措老井增产措施增加，井施增加，井况恶化况恶化综合含水综合含水894、不同类型油藏偏磨主因、不同类型油藏偏磨主因整装及中高整装及中高渗断块油藏渗断块油藏稠油油藏稠油油藏定向井多定向井多高含水高含水出砂出砂井深井深抽油杆柱弯抽油杆柱弯杆柱下行阻力大杆柱下行阻力大井斜井斜腐蚀腐蚀磨砺磨砺低渗油藏低渗油藏抽油杆柱弯抽油杆柱弯杆管偏杆管偏磨磨 偏磨问题普遍存在，其危害极为偏磨问题普遍存在，其危害极为

5、严重严重, , 已成为制约油田开发中后期高效已成为制约油田开发中后期高效稳产的重要矛盾稳产的重要矛盾, , 如何有效治理杆管偏磨是油田必如何有效治理杆管偏磨是油田必须解决的课题。须解决的课题。 防防偏偏磨磨技技术术思思路路杆管表面强化杆管表面强化杆柱优化配套杆柱优化配套无杆采油方式无杆采油方式减轻偏磨减轻偏磨消除偏磨消除偏磨耐偏磨腐蚀耐偏磨腐蚀综合杆管防偏磨配套技术综合杆管防偏磨配套技术 解决偏磨问题解决偏磨问题杆杆管管防防偏偏磨磨优化设计技术优化设计技术 从设计上保证从设计上保证防偏磨配套技术防偏磨配套技术 从硬件上配套从硬件上配套1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术1、杆管防偏磨配套

6、技术、杆管防偏磨配套技术技术思路技术思路原理原理使用工具使用工具使杆管隔离不接触使杆管隔离不接触扶正抽油杆扶正抽油杆抽油杆扶正器抽油杆扶正器使杆管均匀磨损使杆管均匀磨损转动油管转动油管油管旋转器油管旋转器转动抽油杆转动抽油杆抽油杆旋转器抽油杆旋转器使杆管不弯曲使杆管不弯曲油管锚定油管锚定油管锚油管锚(张力锚张力锚)杆柱加重杆柱加重加重杆加重杆(反馈泵反馈泵)常规防偏磨技术常规防偏磨技术 硬件硬件（1 1）扶正技术）扶正技术按结构分按结构分按材料分按材料分整体式、分瓣式、整体式、分瓣式、接箍式接箍式、滚轮式滚轮式增强尼龙增强尼龙、粉末合金、粉末合金增强工程塑料增强工程塑料、碳纤维、碳纤维、金属金

7、属用量最用量最大大逐渐逐渐淘汰淘汰已被淘汰已被淘汰应用最广应用最广1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术油管旋转器油管旋转器：使油管旋转，使抽使油管旋转，使抽油杆接箍与油管内壁的接触面积油杆接箍与油管内壁的接触面积从条状变为从条状变为360360度的整个内壁。度的整个内壁。抽油杆旋转器抽油杆旋转器：使抽油杆使抽油杆旋转。使抽油杆偏磨部位旋转。使抽油杆偏磨部位从约从约1515度扩大到全方位的度扩大到全方位的360360度。度。利用抽油机利用抽油机或人力或人力利用抽油机利用抽油机作动力作动力（2 2）旋转技术）旋转技术1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术实现杆管的均匀磨损实现杆管的均匀磨

8、损 通过抽油杆的下部通过抽油杆的下部加重或液加重或液力反馈力反馈增大下行动力，避免杆柱增大下行动力，避免杆柱弯曲弯曲。（3 3）下部加重技术）下部加重技术 下部加重已成为治理偏磨的重下部加重已成为治理偏磨的重要措施。要措施。1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术抗磨副抗磨副抽油杆接箍抽油杆接箍油管油管抗磨副结构示意图抗磨副结构示意图-转变磨损对象，防止杆管转变磨损对象，防止杆管磨损磨损抗磨杆抗磨杆耐磨套耐磨套油管油管抗磨配合副抗磨配合副减磨扶正副减磨扶正副1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术抗磨副具有较高的表面强度和较低的摩擦系抗磨副具有较高的表面强度和较低的摩擦系数，带有扶正效果。

9、能确保杆管不接触，使杆管数，带有扶正效果。能确保杆管不接触，使杆管磨损转变装置自身磨损，有效防止杆管磨损磨损转变装置自身磨损，有效防止杆管磨损。抗磨配合副抗磨配合副减磨扶正副减磨扶正副硬度可达硬度可达hrc50以上，以上，摩擦系数小于摩擦系数小于0.1。确保抽油杆柱与油管确保抽油杆柱与油管不接触不接触1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术抗磨副运动示意图抗磨副运动示意图扶正器运动示意图扶正器运动示意图（1 1）理论完善）理论完善 （2 2）优化设计软件特点）优化设计软件特点防偏磨防偏磨系统效率系统效率（3 3）优化设计流程）优化设计流程 自自200

10、02000年来，在杆、管、泵优化设年来，在杆、管、泵优化设计的基础上，集成各项防偏磨技术，实计的基础上，集成各项防偏磨技术，实施各种防偏磨措施近施各种防偏磨措施近20002000井次，措施作井次，措施作业井平均免修期比配套前业井平均免修期比配套前延长了延长了9090天，天，取得了很好的治理效果。取得了很好的治理效果。 以防偏磨优化设计为基础，以防偏磨优化设计为基础，以抗磨副为主体的大斜度以抗磨副为主体的大斜度井防偏磨技术体系井防偏磨技术体系以油管锚定、杆柱扶正以油管锚定、杆柱扶正加重为主体的有杆泵井加重为主体的有杆泵井防偏磨体系防偏磨体系以油管旋转、杆柱扶以油管旋转、杆柱扶正加重为主体的有杆正

11、加重为主体的有杆泵井防偏磨体系泵井防偏磨体系主要在孤岛、桩西纯主要在孤岛、桩西纯梁、滨南等油田实施梁、滨南等油田实施主要在东辛、临盘现河主要在东辛、临盘现河河口、孤东等油田实施河口、孤东等油田实施主要在胜采、临盘纯主要在胜采、临盘纯梁、河口等油田实施梁、河口等油田实施3 3、现场应用情况、现场应用情况 桩桩139139区块油井区块油井造斜点高造斜点高(400m)(400m)、斜度大斜度大( (超过超过5050度度),),且油稠，人工举升且油稠，人工举升难度大难度大，采用以抗磨副为主体的配套工，采用以抗磨副为主体的配套工艺后，使该区块得到了有效生产。艺后，使该区块得到了有效生产。典型区块典型区块

12、-海油陆采油田桩海油陆采油田桩139139桩斜桩斜139139井井:造斜点造斜点: 450m最大井斜最大井斜:53.7度度下泵深度下泵深度:1000m采用：采用：抗磨副抗磨副、加加重杆重杆和斜井泵和斜井泵自自2002年年4月投产月投产至今已生产至今已生产22个月个月现场应用情况现场应用情况在纯梁采油在纯梁采油厂的应用厂的应用3 3、现场应用情况、现场应用情况在胜利采油在胜利采油厂的应用厂的应用 偏磨治理井目前免修期由偏磨治理井目前免修期由217天延长到天延长到274天。由于天。由于偏磨造成的杆管报废数量减少了偏磨造成的杆管报废数量减少了6万米。万米。27425121776366323 3、现场

13、应用情况、现场应用情况在东辛采油在东辛采油厂的应用厂的应用 通过防偏磨综合治理，东辛采油厂油管、通过防偏磨综合治理，东辛采油厂油管、抽油杆修复线报废率明显下降，油管报废率抽油杆修复线报废率明显下降，油管报废率由原来的由原来的38%38%下降到目前的下降到目前的27%27%，3 3、现场应用情况、现场应用情况0200400600800100012001400160097年98年99年00年01年02年03年(1-9)开井数（口）维护井（次）多次作业井次0200400600800100012001400160097年98年99年00年01年02年03年(1-9)开井数（口）油井平均免修期（天）油井

14、维护与多次作业井曲线图油井维护与多次作业井曲线图 油井免修期变化图油井免修期变化图 在临盘采油厂的在临盘采油厂的应用：应用：实施井次：实施井次：336336 三次作业井占维三次作业井占维护井的比例由护井的比例由9797年年的的53.753.7下降到下降到20032003年的年的10.310.3 全厂油井免修期全厂油井免修期由由9797年的年的320320天上升天上升到到20032003年的年的513513天天。 3 3、现场应用情况、现场应用情况实施工艺转型实施工艺转型 解决油井偏磨解决油井偏磨实施工艺转型解决油井偏磨实施工艺转型解决油井偏磨 电动潜油离心泵采油技术电动潜油离心泵采油技术电动潜

15、油螺杆泵采油技术电动潜油螺杆泵采油技术水力喷射泵采油技术水力喷射泵采油技术 连续杆配套螺杆泵工艺连续杆配套螺杆泵工艺特点：特点：抗拉强度高、减缓偏磨抗拉强度高、减缓偏磨耐疲劳、耐腐蚀耐疲劳、耐腐蚀显著降低悬点载荷。显著降低悬点载荷。解决了接箍的断脱解决了接箍的断脱 连续抽油杆在胜采、连续抽油杆在胜采、河口、现河等油田见到了河口、现河等油田见到了良好的应用效果。良好的应用效果。实施工艺转型解决油井偏磨实施工艺转型解决油井偏磨特点：特点：杜绝偏磨杜绝偏磨规格增多，适应排量范围大规格增多，适应排量范围大 据不完全统计，约有据不完全统计，约有200200余余套用于偏磨严重的油井，平均检套用于偏磨严重的

16、油井，平均检泵周期超过泵周期超过400400天。天。（2 2）电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油实施工艺转型解决油井偏磨实施工艺转型解决油井偏磨特点：特点：完全避免了偏磨完全避免了偏磨系统效率高系统效率高流量均匀，地面设施少。流量均匀，地面设施少。 潜油螺杆泵在胜采、东辛、潜油螺杆泵在胜采、东辛、河口等采油厂进行了应用。平河口等采油厂进行了应用。平均检泵周期为均检泵周期为276276天。天。（3 3）电动）电动潜油螺杆泵采油潜油螺杆泵采油实施工艺转型解决油井偏磨实施工艺转型解决油井偏磨特点：特点： 检泵周期长，调参方便检泵周期长，调参方便适应恶劣井况能力强适应恶劣井况能力强 目前，在胜利、东

17、辛目前，在胜利、东辛等采油厂的严重偏磨井应等采油厂的严重偏磨井应用水力喷射泵用水力喷射泵2020余口，平余口，平均检泵周期超过均检泵周期超过400400天。天。（4 4）水力喷射泵）水力喷射泵采油采油实施工艺转型解决油井偏磨实施工艺转型解决油井偏磨 特点：特点：减缓偏磨减缓偏磨适应砂、稠、气工况适应砂、稠、气工况 在稠油井上应用平在稠油井上应用平均免修期比下螺杆泵以均免修期比下螺杆泵以前前延长延长85天天。（5 5）连续杆配套螺杆泵工艺）连续杆配套螺杆泵工艺实施工艺转型解决油井偏磨实施工艺转型解决油井偏磨研究新技术研究新技术 开发新工艺开发新工艺解决偏磨问题解决偏磨问题无油管采油技术无油管采油

18、技术液力杆采油技术液力杆采油技术研究新技术开发新工艺解决偏磨问研究新技术开发新工艺解决偏磨问题题杆管耐磨处理技术杆管耐磨处理技术三是采用空心杆抽油泵，增加三是采用空心杆抽油泵，增加了泵的下行动力了泵的下行动力 防偏磨机理防偏磨机理一是空心杆的临界压载和抗弯模一是空心杆的临界压载和抗弯模量均是实心杆的量均是实心杆的3倍以上；倍以上；二是空心杆和套管之间的径向二是空心杆和套管之间的径向间隙大；间隙大；研究新技术开发新工艺解决偏磨问题研究新技术开发新工艺解决偏磨问题同样工作条件下，悬点负荷可降低同样工作条件下，悬点负荷可降低50%50%以上以上研究新技术开发新工艺解决偏磨问题研究新技术开发新工艺解决

19、偏磨问题（3）杆管表面耐磨处理技术）杆管表面耐磨处理技术 -杆管防偏磨的新思路杆管防偏磨的新思路研究新技术开发新工艺解决偏磨问题研究新技术开发新工艺解决偏磨问题1-45钢与钢与j55；2-45钢与钢与j55(0.7)；3-45钢与钢与j55(1.0)；4-45钢与钢与j55(1.5)45钢抽油杆与钢抽油杆与j55和和j55喷涂油管组合磨损率直方图喷涂油管组合磨损率直方图（3）杆管表面耐磨处理技术杆管表面耐磨处理技术3.1451.641.7071.8423.2130.5620.6520.76400.511.522.533.51234重量磨损率10-6g/m抽油杆油管研究新技术开发新工艺解决偏磨问

20、题研究新技术开发新工艺解决偏磨问题油管磨损表面油管磨损表面semsem照片照片 （与（与喷涂耐磨涂层喷涂耐磨涂层抽油杆配对）抽油杆配对） 油管磨损表面油管磨损表面semsem照片照片 （与（与未喷涂耐磨涂层未喷涂耐磨涂层抽油杆配对）抽油杆配对） 表面比较平滑表面比较平滑, ,有一有一层耐磨涂层材料的层耐磨涂层材料的转移膜转移膜 有深浅不一的沟槽有深浅不一的沟槽和不规则的疤痕和和不规则的疤痕和材料堆积材料堆积 研究新技术开发新工艺解决偏磨问题研究新技术开发新工艺解决偏磨问题sem照片照片。 4 4、目前各单位在用的优化软件较多，与现场、目前各单位在用的优化软件较多，与现场实际的吻合程度缺乏评价。实际的吻合程度缺乏评价。 5 5、受成本因素限制，一些防偏磨措施无法综、受成本因素限制，一些防偏磨措施无法综合实施。合实施。2 2、影响偏磨的因素很多，治理措施多种多样，、影响偏磨的因素很多，治理措施多种多样，缺乏指导性的设计规范。缺乏指导性的设计规范。3 3、防偏磨配套工具种类复