抽油机井杆管偏磨分析

唐力明　谢子金　李雯

【摘 要】抽油机井杆管偏磨是国内外各大油田普遍存在的问题。本文就杆管偏磨的现象和机理进行了简单的论述，并结合目前近几年各种防偏磨技术的应用提出适合本队情况的有效防治措施。

【关键词】抽油机井；偏磨现象；偏磨机理；防治措施

0.前言

一般而言，抽油机井采油是有杆泵抽油的主体，然而随着下泵深度增加、产出液含水上升，偏磨问题呈上升的趋势。因此，根据油井的偏磨现状，分析偏磨机理，找到切实有效的防治方法，减轻偏磨造成的影响，减少作业开支，具有重要的实际意义。

1.杆管偏磨现状调查

在石油开发过程中，由于抽油杆和油管之间的摩擦造成了管杆的损坏，严重的将导致断脱或漏失躺井，这就是通常说的偏磨。随着油田开发进入中后期，油井偏磨问题越来越突出，导致杆管磨损、油管漏失、抽油杆断脱现象不断增加。

抽油机井管杆偏磨危害：

一般来说，节箍偏磨要比抽油杆整体偏磨严重，严重时可将抽油杆母扣磨平，油管则表现为被磨出一条平行于轴心的凹槽。杆管偏磨造成了杆断、杆脱、管漏等，导致抽油机井作业维护工作量居高不下，管杆报废率高，不仅造成油井生产效率降低、增加了生产成本，而且成为制约目前稳产的重要矛盾。

2.杆管偏磨原因分析

在抽油机井采油系统中，杆管偏磨分为机械磨损和腐蚀磨损两种。

2.1机械磨损

通过统计分析可以看出，机械磨损是杆管偏磨的最主要原因。机械磨损主要包括井斜的影响、井身结构的限制、油井生产参数、抽油杆“失稳”、含砂的影响等。

2.1.1井斜的影响

自然井斜，油井井深超过600m～800m一般会出现扭曲现象。地层蠕变会造成套管变形和井斜，进而使油管产生弯曲，在抽油机井生产时，油管和抽油杆接触产生摩擦，油管被磨出深槽甚至磨穿造成管漏。

2.1.2井身结构的限制

钻井水平的限制难保证井身完全垂直，下入的油管会随着套管弯曲，由于抽油杆在重力作用下趋于垂直，其在油管中的上下往复运动，会造成杆管之间的接触摩擦。

2.1.3油井生产参数

抽油机正常工作时，上冲程在液柱载荷地作用下，整个杆柱基本呈直线状态；下冲程时，由于抽油杆受到变速运动和交变载荷的影响，引起抽油杆的弹性振动，在偏磨腐蚀的油井中，冲程短、冲次高时，偏磨的部位相对较小，偏磨次数频繁，磨损较严重，出现杆断躺井的可能性就高。

2.1.4含砂的影响

在高的含砂量环境中， 管杆之间存在砂粒的研磨作用， 同时也可加快偏磨的发生。

2.2腐蚀磨损

腐蚀磨损是抽油机井采油系统中杆管磨损的另外一种磨损形式，这种形式主要体现在油田的开发后期。腐蚀磨损主要受以下因素影響：

2.2.1缝隙和冲蚀

目前我们的石油开采已经进入特高含水期，产出液含水且具有强腐蚀性，易产生油管断脱、刺漏。排量大的油井，产出液流速快，冲蚀现象增多。

2.2.2油井含水的影响

随着油田进入特高含水期，加剧了抽油杆的受力状况和变形程度，油管内壁和抽油杆磨损速度加快，偏磨加剧。

2.2.3管杆的材质

由于所用的油管耐腐蚀性能达不到要求，而产出液具有强腐蚀性，再加上已经存在的偏磨，因此，油管腐蚀、磨损严重，甚至穿孔和磨蚀成裂缝。

3.防偏磨措施

目前，在防偏磨措施有杆管结构材质、杆管防磨涂层和各种扶正器，另外还有使用防偏抽油泵等新技术、新工艺等。

3.1杆管结构材质及防磨涂层

HDPE（高密度聚乙烯）内衬油管是通过改变油管结构提高油管防偏磨性能。其结构是在普通油管内嵌入一根 HDPE 管，与金属管相比， HDPE 管具有质轻、耐腐、耐磨、不生锈、导热系数低、摩擦因数低等优点。

3.2扶正器

在治理油井偏磨方面，抽油杆扶正器安装在抽油杆接箍端的五棱螺旋双接头活动式非金属尼龙扶正器和碳纤维扶正器。在控制抽油机井油管本体与抽油杆接箍的偏磨方面起到了较好预防作用。

3.3加重杆

加重杆是防止杆柱底部抽油杆弯曲的有效方法。在抽油杆底部加加重杆，可以使整个杆柱始终处于拉应力状态，可在一定程度上避免“失稳”造成的偏磨。

4.采油一队防偏磨现状

目前，采油队只能对井口偏磨进行校正，一般采用王卫民井口、校机等方法。但是这些方法只能校正井口偏磨情况，改善光杆偏磨程度，要想比较彻底地解决管柱的偏磨问题，还是需要对井下管柱进行整改、优化设计。

4.1扶正器、抗磨副、加重杆等

井下管柱使用扶正器、抗磨副、加重杆等，虽然能延缓管杆偏磨，延长管杆使用寿命，但是不能彻底解决管杆偏磨，而且投入高。另外抗磨副本身容易受到磨损破坏，抗磨副的碎屑可能加重偏磨，还容易造成泵卡等问题的出现。

4.2连续抽油杆

连续抽油杆因为是一根连续的抽油杆没有接箍，能有效延缓管杆之间的偏磨程度，但是投入费用高，由于多种原因，截止到目前为止在采油1队仍然有16口螺杆泵、抽油机井在使用。

4.3油管锚管柱锚定

油管锚管柱锚定能延缓抽油杆偏磨，缓解管柱蠕动减缓偏磨，延长管杆使用寿命，但对于相对稳定的地层，由于油管锚的使用，使本来可以与抽油杆一起伸缩变形的油管固定，增大了管杆磨损接触面积，加剧了偏磨情况。

4.4潜油电泵

潜油电泵没有抽油杆，也就不会出现管杆之间的偏磨问题，能够从根本上解决管杆偏磨的问题，但是由于潜油电泵耗电量大，而且要求油井供液能力相对较好，只要有地层出砂严重的井或针对目前这种注聚后吐胶严重的情况均不能下电泵。

4.5内衬管配小直径接箍

内衬油管通过改变油管结构提高油管防偏磨性能，内衬为一种坚韧的耐磨材料，针对内径减小的问题，目前配套的小直径接箍，同时保证下入泵径小于70泵确保井下工具的正常使用，到目前为止67口油井已累计投入有杆泵井36口治理偏磨，效果良好。

5.结论和认识

通过研究国内外关于杆管偏磨方面的文献，并参照一些现场经验，对当前管杆偏磨的成因和各种防偏磨措施进行综述与对比表明，管杆偏磨腐蚀的主要原因是井斜、抽油杆柱弯曲、高含水和产出液的强腐蚀性。

总结本文，得到以下几点认识：

选取适当排量潜油螺杆泵代替抽油机井。

直接改用潜油电泵技术，没有了抽油管杆，也就不会出现偏磨的问题，从根本上解决了管杆的偏磨问题。

钢质连续抽油杆耐磨性能性高，而且连续杆无接箍，大大减少杆管偏磨影响，在螺杆泵、深抽、斜井、水平井还是值得继续推荐。

内衬管配套小直径接箍因内衬具有质轻、耐腐、耐磨、不生锈、摩擦因数低等优点，在目前治理偏磨中得到了充分的验证效果最佳。 [科]

【参考文献】

[1]张峻，綦红芳，孙志华，等.有杆泵井生产中油管和抽油杆磨损问题探究[J].试采技术，2006，27（1）：44～47.

[2]马卫国，杨新冰，张利华，等.抽油杆管偏磨成因及解决措施研究综述.石油矿场机械， 2009，38（1）：22～26.