加强井筒一体化治理 努力提高牛25区块管杆防断能力

2019-09-03 版权声明 举报文章

加强井筒一体化治理 努力提高牛25区块管杆防断能力

【摘 要】在有杆泵采油过程中,抽油杆脱扣现象时有发生,不仅影响了原油产量,而且浪费大量的人力、物力、财力,如何有效解决抽油杆脱扣问题,是摆在作业施工人员面前的重要课题。本文就加强井筒一体化治理,努力提高管杆防脱断能力,培养最长油井免修期做了详细论述。

【关键词】一体化治理;管杆防断\

0.引言

有杆泵采油中抽油杆脱扣问题普遍存在,有些油井因抽油杆脱扣而频繁作业,油井躺井的主要原因是管杆偏磨、腐蚀、结蜡等因素造成杆断、管漏,泵漏、砂蜡卡等故障,对管杆偏磨造成管漏杆断的经验和做法是利用油管旋转器和抽油杆旋转器,解决抽油杆脱扣的有效方法是使用防脱器,但在目前的作业施工中,防脱器的设置往往仅凭经验,效果有时不理想。

1.原因分析

抽油机正常工作时,上部悬绳器钢丝绳由于打扭形成扭矩,由于受原油粘度的影响造成上行程悬点载荷增加,悬绳器钢丝绳打扭扭矩加大;而下行程悬点载荷减小,使打扭扭矩释放,产生松扣作用,易造成抽油杆脱扣。对于井下抽油杆柱,存在一个既不受拉,也不受压的位置,称该位置为中和点。抽油杆柱上行时,中和点位置偏低;抽油杆柱下行时,中和点位置偏高,因此在抽油杆柱上存在一个中和段,处于中和段的抽油杆柱所受的内力方向随杆柱的上下往复运动而交替改变,联接螺纹的接触面向松扣方面滑动,产生一个倒扣扭矩,同时,抽油杆柱在下行程时,纵向螺旋弯曲也可能产生一个倒扣力矩(有时会产生一个紧扣力矩)。当这两个倒扣力矩大于抽油杆联接螺纹的预紧力矩时,联接螺纹便松动,开始脱扣。

2.区域确定

对于整个牛25区块抽油杆柱来说,主要有两种松扣扭矩:

(1)上部悬绳器钢丝绳打扭形成的扭矩,因原油粘度及油管内壁摩擦阻力矩的作用,这种扭矩分布特点是自井口光杆向下逐渐减少,通常井口附近杆柱受到这种扭矩的作用较大,能否传递到杆柱末端,将取决于摩擦阻力的大小。

(2)下行程抽油杆螺旋弯曲变形产生的扭矩,其分布特点是自中和点向下逐渐增大,杆柱末端处的这种扭矩最大,而这两种扭矩分布区域也恰恰是其它松扣载荷作用集中的区域。此外,中和点向上至轴向应力零点区域的杆柱也可能受到上部悬绳器钢丝绳打扭的影响。同时还将受到振动力等松扣载荷的作用,成为易脱扣区域,特别是轴向应力零点处,整个下行程不受力点而更易松扣。因此,整个杆柱上部井口附近和下部轴向应力零点以下区域为易脱扣区域。

3.解决方法

对牛25区块来说管杆偏磨造成管漏杆断的经验和做法是利用油管旋转器和抽油杆旋转器,使管杆随驴头运动而缓慢转动,避免局部偏磨导致失效。

(1)对于一般原油粘度的抽油井,因上部杆柱自身具有一定的抵抗松扣的能力,悬绳器钢丝绳打扭所形成的扭矩一般是不足以造成松扣的,但是从更保险的角度来考虑,该区域内也可以安装防脱器。而对于高粘度易结蜡等油井,由于受原油粘度的影响造成上行程悬点载荷显著增加,则悬绳器钢丝绳扭转变形增加,打扭扭矩显著加大;而下行程悬点载荷显著减小,使打扭扭矩释放时松扣作用增强,导致井口附近区域杆柱的脱扣几率增大,所以应考虑在这区域内设置防脱器。从理论讲,防脱器的安装位置越靠近悬绳器越好,一般情况下,安装一个防脱器即可有效地解决上部井口附近杆柱的脱扣问题,防脱器的具置可设在光杆与抽油杆连接处。

(2)下部防脱器的设置:下部防脱器只有放置在轴向应力零点以下区域,才能较好地起到防脱作用,而这一区域除杆柱末端最大扭矩处易脱扣外,轴向应力零点也是一个易脱扣点。就目前的作业施工来看,下部防脱器绝大多数只设置一个,而且具置往往凭经验来确定。由于不同油井的原油特性,泵挂深度、杆柱组合,泵径及配合间隙等差异较大,造成每口井实际上轴向应力零点以下区域长短差异也很大。如凭经验设置,防脱器可能安装在轴向应力零点以上,这将很难对轴向应力零点以下的杆柱起到防脱作用,即使是设置在轴向应力零点以下区域,因所在位置不同,其防脱效果也不一样。

(3)利用油管旋转器和抽油杆旋转器,使管杆随驴头运动而缓慢转动,避免局部偏磨导致失效,同时为了防止底部抽油杆受压弯曲,采用“八七六七”的逆排抽油杆顺序,将22mm杆置于最底部作加重杆,可有效防止杆受压弯曲造成偏磨,同时提高杆的抗应力拉断能力。再结合IPR供排拟合,使用长程慢次的优化参数,尤其是采用最大泵径(?56mm),最低冲次(0.9次/分),极大降低了管杆磨损腐蚀的速度。同时对检泵作业中发现的问题按照“一损全换”的原则处理,最大程度避免管杆“带坑洞”工作。对具有腐蚀性、微出砂的油井采用特制的“七分杆钨钢四凡尔凹端面等径深井泵”,“聚乙烯内衬油管”和“聚乙烯涂覆抽油杆”解决泵、管、杆的腐蚀、砂卡、断脱、漏失难题。在平均泵深2032m(最大泵深达到3020m),平均动液面1860m的情况下,油井免修期达到870天以上。

(4)加强“供排拟合法”推广,努力提高机电负载率,提升最高的机采系统效率。影响牛25区块油井系统效率的主要原因:抽吸参数与油层供液产量不匹配,泵效低,同时电机负载率低,电流值显现出虚假的平衡,导致系统效率低。应对“两低”的经验和做法是:采用“按车选马的原理”和“节能三长寿原则”,利用“扭矩法”匹配抽油机和电机,提高泵效、提高电机负载率,实现提高系统效率的目标。首先通过IPR“供排拟合”,确定油层经济合理产液能力,再由按照高于供液产量50%-100%的排提产量确定抽吸参数,依据可实现的最小流压确定最大的泵深。对于供液产量低于2吨/日的油井,只考虑按照最大泵深(2500m)来设计参数。同时,立足现有的机、杆、泵条件,依据驴头载荷,依次进行抽油机参数匹配、电机低转速和转矩匹配,采用较大冲程、较低冲次、较小扭矩、角星转换接线方式。

(5)间歇生产:为降低产液单耗,节省成本,所有选择的方法和设备应满足使油井、电机、电控柜使用寿命最长、单耗最低的需要;追求最长的油井免修期,最低的吨液百米耗电,最高的系统效率,即:优化设计拟合好,低产间歇耗电少,启动运行角星换,机电选配负载高。2013年统计,抽油机百米吨液提升耗电1.15 kwh/102m・t,牛25区块综合吨油单耗75kwh/t,平均系统效率达到31%,抽油机井平均单井日耗电73.2 kwh,抽油机无故障时间17年,皮带寿命平均294天,盘根寿命平均62天,与同类油藏的其他区块相比,有效功率高54%,输入功率低30%,系统效率高56%。

4.结论

(1)防脱器如设置在轴向应力零点处,对该点附近能起到较好的防脱作用,但不能释放中和点以下抽油杆的螺旋弯曲扭矩。

(2)防脱器如设置在杆柱最大弯曲变形处,首先能释放最大螺旋弯曲松扣扭矩,也能部分地释放其它位置的松扣扭矩,但不能对轴向应力零点处起到防脱作用。

(3)防脱器如设置在轴向应力零点与最大螺旋弯曲扭矩之间,能兼顾两处易脱扣部位,防脱效果十分可靠,在轴向应力零点以下受压段较长时更是如此,但防脱器在这之间的具置不好确定。因此,从有利于释放松扣扭矩的角度来考虑,防脱器安装的数量越多越好;从经济利益的角度来考虑,最少不能少于两个,其合理位置是一个应在轴向应力零点处,另一个在最大螺旋弯曲变形处,具置可选择在抽油泵柱塞与第一根抽油杆的连接处。■

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