抽油机井杆管偏磨成因分析及综合治理

近年来,全国各大油田的抽油机井表现出来的偏磨现象越来越普遍,偏磨井数越来越多。直井、斜井均存在偏磨现象。偏磨危害形式呈现多样化。造成油井维护工作量大大增加,大量杆管材料报废,增加了生产成本。因此,归纳、分析、总结杆管偏磨的成因,研究综合治理偏磨的工艺技术,成为控制油田生产成本、实现降本增效的有效途径。

1、抽油机井杆管偏磨的主要危害

抽油机井杆管偏磨的主要危害有以下三方面:第一,偏磨会致使抽油杆接箍的磨损,严重时造成抽油杆断脱。若偏磨部位在抽油杆本体上,严重时会造成杆断。第二,偏磨会致使油管以及油管丝扣的磨损,严重时,造成油管的漏失。第三,偏磨会致使抽油杆断脱以及油管漏失双重因素导致的油井停产。

2、抽油机井杆管偏磨成因分析

(1)井斜引起偏磨。纵向上看,井筒在一定深度会出现弯曲、旋扭现象。油管在自身重力的作用下自然下垂,但是受到井筒因素的干扰后,会产生弯曲以及旋扭。因此,抽油杆在自身重力的作用下,必然会与油管发生接触。在油井的生产过程中,由于抽油杆与油管之间会发生相对的运动,因此,在抽油杆与油杆接触的地方会出现摩擦。

引起井斜出现的主要原因分别为:自然井斜:在钻井过程中,钻头与井口的同心度随着钻井深度而发生改变,在深度越深的地方,同心度越差,因而产生井斜角。人工井斜:受到油田开发技术的不断进步以及实际生产的需要,出现了越来越多的人工定向斜井。客观上为偏磨的产生创造了更多的客观条件。地层蠕变:随着油井生产时间延长,地层蠕变机地壳运动,使得井况进一步恶化,套管变形弯曲,形成“拐点”,引起偏磨现象的出现。

(2)杆管配合使用不当造成偏磨。抽油杆的尺寸如果与油管的尺寸配合过小,势必会增大两者之间发生相互摩擦的概率,从而导致杆管偏磨现象的出现。特别是在造斜点的附近,由于抽油杆的弯曲度相对较大,更加容易与油管发生接触,产生偏磨。

(3)产出液的影响。随着油田开发进入中后期,油井的产出液含水越来越高。产出液会由原来的油包水型逐步转变成水包油型。随着含水的上升,产出液中的原油含量下降,因此原油所能提供的作用也随之下降,这就使得杆管表面之间的磨损加剧。同时,由于产出水矿化度、CL-、H2S等含量高,导致了抽油杆和油管等金属物质发生化学腐蚀的速度大大增加。在这样一种偏磨与腐蚀相互作用、相互促进的环境中,造成了对管杆更大的破坏性[1]。

(4)油井生产参数管杆偏磨的影响。在抽油机井生产过程中,如果选择最理想的冲程、冲次,同时配以最理想的杆柱组合以及其他相关的生产参数,那么在最理想的生产状态下,抽油杆所有的重量应该完全加载至抽油机的驴头上。在这种状态下,抽油杆的运行速度与驴头完全匹配,抽油杆会处在一直被拉伸的状态之中。但是在实际生产中,由于受到井液阻力及各种摩擦力等众多因素的影响,我们往往无法制定出完全合理的生产参数,这就使得抽油杆在生产过程中无法与驴头保持一致,无法一直处于理想的拉伸状态。部分抽油杆的运行速度往往滞后于驴头,尤其是在中和点以下的抽油杆,基本上处于受压的状态之中。这就极易导致弯曲变形现象的出现。特别是当采用了较高的冲次时,抽油杆弯曲变形的程度会更加严重,从而导致偏磨现象加剧。

(5)油管坐封造成偏磨。在油田开发进入中后期,同一油井会在不同层位进行开采。由于多层位开采,需要使用封隔器。而由此产生的坐封力,主要作用在油管上,使油管产生弯曲。

3、综合治理措施

造成杆管偏磨的原因是多种多样的的,因而偏磨的治理方法也不是唯一的。需要根据油井偏磨的成因及偏磨的程度采取多种技术进行配套综合治理。

(1)使用抽油杆扶正器[2]。在偏磨井段的抽油杆本体上,安装一定数量的特质扶正器,使扶正器与油管内壁优先接触,减少杆接箍与油管内壁的接触,从而减轻偏磨程度,延长使用寿命。(2)合理制定生产参数。在确保泵效、产液量不受影响的前提下,对抽油机井按长冲程、慢冲次、大泵径的抽油参数进行匹配,并上提泵挂,减轻载荷。减少偏磨频次,减弱偏磨程度。(3)改变油液化学属性,延缓杆管腐蚀。通过在油液中加入缓蚀剂等手段,利用化学反应改变油液的化学属性,可以延缓杆管的腐蚀速度及程度。通过缓蚀剂的加入,可以在杆管表面产生致密的薄膜,从而将杆管与腐蚀物质隔开,达到防止或减弱腐蚀的目的。(4)改善杆管材质。利用强度高、耐腐蚀、耐磨损的优质钢材,并对油管内壁、抽油杆及接箍外壁表层处理,增加光滑度。(5)避免油管坐封弯曲。在坐封时应用低坐封载荷封隔器,同时配套应用坐封吨位控制器,使泵上油管处于受拉状态,这样可防止泵上油管因受压而弯曲,从而减轻杆管偏磨。也可以采取一些新型锚定装置,替代坐封直接锚定油管,从而避免油管弯曲。(6)抽油杆管加重。利用加重抽油杆或增加泵下尾管,减少抽油杆失稳及管蠕动产生的弯曲变形,减轻偏磨。(7)改变采油方式。偏磨的直接表现是杆管接触,在某些具备一定条件的油田,采用例如电泵、水力活塞泵等无杆采油设备代替抽油机,可以从源头上杜绝偏磨现象的出现。

4、结论

抽油机井杆管偏磨是多方面因素造成的,因此在偏磨治理上,应该遵循综合治理的原则。由于任何生产参数的改变都会引起偏磨状况的变化,因此单一的偏磨防治很难奏效。偏磨问题的防治应该在具体分析抽油机井偏磨原因、偏磨程度的基础上,采取相应的综合治理措施,进行技术配套,才能达到减轻偏磨,延长杆管使用寿命的目的。采用综合治理措施治理偏磨,是目前延长油井免修期,提高老油田开发效益的重要措施。具有较强的推广应用价值。

参考文献

[1]张小曼,梁光川,路平.陆梁油田抽油井井下防腐技术[J].油气田地面工程,2010.29(4):34-35.

[2]王炳英,宋静亚,王玉清.抽油杆防偏磨多角度可调式扶正器研制[J].石油矿场机械,2011.40(1):78-80.