油井防偏磨采油管柱的研制

张雨萌

摘要：目前，随着下泵深度增加、产出液含水上升，机采井管杆偏磨现象愈加严重，缩短了管杆使用寿命，因管杆偏磨造成的管破、杆断而上作业的尤为突出，每年因此造成的经济损失巨大，本文简要分析了管杆偏磨影响因素，介绍了一种防偏磨采油管柱。

关键词：管杆；采油管柱；偏磨

引言

随着水平井、斜井、高含水井、低产井等类型油井的日渐增多，抽油机井杆管磨损问题已经成为困擾油井生产的主要问题之一。以高升采油厂雷家地区为例，油井存在较严重的偏磨问题。油井磨损主要表现在管杆偏磨严重、检泵周期明显缩短、生产成本显著上升等方面，现阶段管、杆磨损问题已成为我厂生产中急需解决的现实问题之一。目前采取的各项防偏磨措施有效率偏低，措施有效期短。因此有必要开展油井杆管偏磨机理及防偏磨技术的研究与应用，以达到延长油井检泵周期、降低生产管理难度及生产成本并改善区块开发效果的目的。

1 管杆偏磨因素分析

（1）油井井身结构的影响。

在抽油井正常生产时，抽油杆拉力和重力产生一个水平分力，在水平分力下油管和油杆接触产生磨擦。抽油井弯曲度越小，油管内壁与抽油杆接箍产生偏磨面积越大，磨损越轻；弯曲度越大，不仅油管内壁与油杆接箍偏磨，油管内壁与抽油杆本体也产生偏磨，油管偏磨面积较小，磨损较严重。在整个上下冲程期间，抽油杆柱只是在接触点附近的小块区域内发生磨损，而油管柱则在整个冲程范围内相对较宽的区域内发生磨损，这也是抽油杆较油管磨损严重的原因之一。

（2）油管弯曲的影响。

柱塞上冲程时，游动凡尔关闭，固定凡尔打开，此时泵筒及上部油管内测壁受油管内液体静水压力作用，外壁受一定沉没度液体压力作用，整根油管如同一根承受内压力的细长管，当内压达到一定值时，油管会出现弯曲，在弯曲点处，油管与抽油杆发生接触磨损，导致油管发生弯曲的力为虚拟轴向力，该力大小与泵径、泵挂深度及沉没度等因素有关；另外分层采油封隔器座封同样也会造成原油管弯曲。（3）生产参数的影响。（4）抽油杆在交变载荷作用下产生底部弯曲（5）综合含水和腐蚀介质的影响

2防偏磨采油管柱

根据油田开发后期杆管偏磨日益严重的现状，经过综合研究杆管泵的偏磨机理，提出了杆管“同心圆”理论，并根据此开发出了防偏磨采油管柱。

2.1 结构组成

低磨阻抽油杆接箍、油管拉伸锚定器、下行动力泵、脱接器、泄油器等部分组成。

2.2工作原理

（1）将管柱下至预定的位置，正打压15-7MPa，锚定油管拉伸装置；（2）下入带低磨阻接箍的抽油杆柱与抽油泵柱塞对接，降低杆管的摩擦系数；（3）抽油：上行程时，下游动凡尔关闭，长柱塞与泵筒形成的环行腔体积缩小，压力升高，液体经上游动凡尔排入油管，同时液体充满泵筒；下行程时，上游动凡尔关闭，环形腔体积增大，形成负压，泵筒液体经下游动凡尔进入环形腔，在整个下行的过程中，油管液体压力始终作用在长柱塞上，帮助抽油杆下行。在上下行程中，杆管始终处于受拉伸状态，形成同心圆；可有效阻止杆管偏磨；

（4）泄油：当需要起出管柱时，上提抽油杆，释放脱接装置，管柱即具有自泄油功能。

2.3防偏磨采油管柱的特点

防偏磨采油管柱与常规采油管柱相比具有以下优点：（1）杆、管在上下行程始终处于拉伸状态，在相对直井中基本不产生摩擦，可基本消除杆管偏磨现象；（2）油管在整个采油过程中始终被拉伸锚定在套管上，减少了油管蠕动，可提高泵效，同时由于采用双向卡瓦锚定机构可防止油管断脱坠落井底所造成的弯曲损坏；（3）由于油井不同程度地存在弯曲现象，在底部易弯曲部位，由于下入了低磨阻接箍，使杆管的摩擦力显著降低，耐磨能力至少提高2倍以上；（4）由于采用了下行动力机构，使抽油杆下行过程中始终受到一个向下的拉伸力，可以防止抽油杆因受压而造成的弯曲磨损；（5）由于采用了大通道流线型机构，可显著降低液流进入泵筒的摩擦阻力，减轻抽油杆的下行阻力，防止弯曲现象的发生；（6）设计了独特的自脱接机构，可多次对接调整杆柱，对于大泵，无需再配脱接器；（7）该管柱具有正洗井的功能，在抽油前后可以实现正洗油管；（8）该管柱具有自泄油功能，在检泵上提管柱时，可自动将油液泄入井内，防止污染环境。

2.4适用范围

（1）已发生偏磨，频繁检泵的油井；（2）套管外径为139.7mm和177.8mm的油井；（3）为防止偏磨发生及提高泵效的油井；（4）抽油杆下行困难的稠油井。

3经济效益分析

应用防偏磨采油管柱，若以延长一个检泵周期来计算，从以下计算可以见到明显的经济效益：（1）少用一台常规泵节约0.7万元；（2）减少一次检泵作业费节约1.1万元；（3）减少作业占井时间产生的效益，按检泵一次用时4天，每天产油4吨，每吨油1200元计算：4天×4吨/天×0.12万元=1.92万元（4）每井次少报废抽油杆350米，油管350米，则节约材料费为：抽油杆：350米×40元/米=1.4万元；油管：350米×60元/米=2.1万元。

以上合计为7.26万元。另外，该管柱具有自动泄油功能，防止环境污染，对于大泵提液井，无需再配脱节器。

4 结论与认识

（1）抽油杆管偏磨的根本原因是井斜，油管受力变形和抽油杆弯曲变形所致。由于目前钻井及采油技术所限，抽油杆管的偏磨是难以避免的。（2）研制的防偏磨采油管柱，基本消除杆管偏磨现象，具有减少油管蠕动，提高泵效，显著降低杆管摩擦力、自动泄油等效果，具有良好的经济社会效益。

参考文献：

[1]贾德有.油井杆管偏磨原因分析及防治方法研究[J].内蒙古石油化工.2011（10）

[2]段保玉、景暖，斜井油管防偏磨技术及其应用[J].石油钻采工艺，2000，22（3）：66～68.