非常规抽油杆在我国油田的应用研究

王洪福 刘菊泉 赵明敏 马元元

①中国石油集团长城钻探工程有限公司工程技术研究院 ②克拉玛依职业技术学院 ③新疆正通石油天然气股份有限公司

抽油杆是有杆泵抽油系统中最长的部分，既起连接抽油机与抽油泵的作用，又把抽油机的动力向下传递给抽油泵。传统的钢制抽油杆质量大，在采油作业中需要用接箍将其连接入井，造成起下作业不连续，作业周期长，且生产中容易导致管杆偏磨、活塞效应、表面易腐蚀等问题。为了解决这些问题，在长期的生产实践中，研究和应用了玻璃钢抽油杆、连续抽油杆及钢丝绳抽油杆。为了开采成功稠油或方便油管清蜡，研究和现场应用了空心抽油杆。

1 玻璃钢抽油杆

玻璃钢耐腐蚀，质量轻，适合应用于腐蚀性介质严重的抽油井和深井稠油，能够减小抽油井驴头悬点载荷，降低能耗，增加泵挂深度，还能够显著提高泵效。

玻璃钢抽油杆不能承受压力，所以在现场应用中，一般采用玻璃钢-钢混合抽油杆进行生产。

玻璃钢抽油杆成本高，抗弯和抗压性能差，并且受井筒温度的影响，所以也限制了其广泛应用。

2 空心抽油杆

传统抽油杆是实心钢杆，为了开发稠油，研究和应用了空心抽油杆，在掺稀降黏、热流体降粘、电热降粘以及清蜡方面应用广泛，解决了不少稠油开发难题。

2.1 掺稀降粘技术

掺稀降粘技术是指从地面通过空心抽油杆往井下注入稀油，与稠油在井下混合，降低稠油粘度，改善采出液的流动能力，实现稠油开采。该技术在吐哈油田玉东油田和塔河油田等应用较多。

2.2 热流体降粘

空心抽油杆热流体降粘技术是指从地面向油管内注入热水、热油等热流体，从而降低稠油粘度。一般有开式和闭式两种循环工艺。

（1）开式循环工艺。热流体从空心光杆和空心抽油杆向下注入，通过安装在最下一根空心杆之上的单流阀流出，和抽油泵抽出的粘稠采出流体混合后，混合物在油管和空心抽油杆形成的环形空间上升，最后从井口流出。

一般地，最下一根空心杆的下面还会连接实心抽油杆，最后连接抽油泵。

（2）闭式循环工艺。闭式循环工艺也是下入空心光杆和空心抽油杆，下部采用实心抽油杆；地层流体从抽油泵进入油管后，进入空心抽油杆内部，进而采出地面。热流体通过抽油杆和油管形成的小环形空间进入，再从油管和套管形成的大环形空间返出。

在闭式循环工艺中，注入的热流体和采出液不混合，这是闭式循环与开式循环的最大不同点。

2.3 空心抽油杆电加热降粘技术

空心抽油杆电加热降粘技术是在杆内置入电缆，将电能转变成热能，提高井筒流体温度，从而降低粘度，改善流体的流动性能。

外接交流电与空心抽油杆内部的电缆线相连，通过空心抽油杆底部的终端装置构成回路，在电缆线与空心抽油杆杆体上形成集肤效应，使空心抽油杆发热，热量传导给稠油，粘度降低，达到改善其流动性的目的。

由于加热降粘和防蜡只需要在油井上部进行，所以光杆和上部抽油杆为空心，而下部抽油杆为实心。

2.4 空心抽油杆清蜡技术

空心抽油杆洗井清蜡工艺是将洗井热液通过空心抽油杆杆柱泵入井下，热液经抽油杆与油管的环空返回到地面。该工艺不仅打破了常规洗井技术中采用的油套环空洗井技术，解决了常规洗井技术中存在的问题；而且在洗井过程中不存在地层污染风险，有效地解决了部分低渗油藏油井的洗井情况。

3 连续抽油杆

连续抽油杆一般根据材料不同分为钢制连续抽油杆和碳纤维连续抽油杆。

3.1 钢质连续抽油杆

胜利高原公司生产的钢质连续抽油杆是半椭圆截面和圆截面且无接箍的钢质抽油杆，它选用优质合金钢材料，运用先进制造工艺生产而得，具有高强度、高柔韧性和良好的可焊性，可以大幅度降低抽油杆失效频率，减少与油管的磨损，极大提高作业速度，减轻劳动强度，增加油井产量。在胜利油田已得到广泛应用，年使用量在100万米以上。该类抽油杆特别适合在深井、斜井和螺杆泵采油井中使用。

3.2 碳纤维连续抽油杆

碳纤维连续抽油杆一般由碳纤维复合材料和包覆材料组成。中间无接箍，存放时缠绕在滚筒上，占用空间很小。由于采用碳纤维材料，具有质量轻、节能、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温的特点，还有效避免了管杆偏磨损失。大量现场应用表明，碳纤维杆降低了耗电，减少了油管损坏，经济效益可观，具有很好的应用效果。

某油田先后在34口井进行了现场试验，累计应用碳纤维连续抽油杆超过5.3万m，最大泵挂深度超过3000 m。有的学者还研究出了一套有别于传统钢制抽油杆冲程损失的方法，应用于现场计算更加准确。

在胜利油田纯梁采油厂应用的碳纤维连续抽油杆，整个是带状，其截面是32 mm×3.2 mm的矩形，整个长度可达5000多米。对碳纤维连续抽油杆的起下，需要专用的作业设备和队伍，存在一定的局限性，另外纤维抽油杆具有弹性容易伸长的缺点。

4 钢丝绳抽油杆

钢丝绳抽油杆是一种较新型的抽油杆，它与传统钢质组合式抽油杆在结构上的最大区别是，大大减少了接箍，并且可靠性很高，检修作业时间减少，抽吸阻力小，抽油效率提高，而且成本低，制造易，使用便，运输方便等优点。它的主体是普通钢丝绳，外面一般包有防腐层，保护内部钢丝绳免受腐蚀。钢丝绳抽油杆适宜在中小排量、深抽的油井中使用。在青海油田、辽河油田、大港油田、中原油田及大庆油田等较多应用。

非常规抽油杆具有与传统常规抽油杆的特点，有一定的局限性，其中空心抽油杆适合于开采稠油，连续抽油杆和钢丝绳抽油杆需要专用起下设备，玻璃钢抽油杆的投入较高。随着技术的进步和研究的深入，将会有更多改进型的新型抽油杆在油田现场应用。