抽油杆偏磨分析

王勇强（辽河油田辽兴油气开发公司生产准备大队，辽宁　盘锦　124010）

抽油杆偏磨分析

王勇强
（辽河油田辽兴油气开发公司生产准备大队，辽宁盘锦124010）

摘要：本文通过对抽油杆进行力学与数学的分析，从而找到偏磨位置分析的简便方法。

关键词：抽油杆；接箍；偏磨；受力分析；导数曲线

在油田开发中后期，有杆泵抽油井由于井斜和高腐蚀产出液影响，管杆偏磨问题普遍存在。偏磨造成检泵的井比例逐年上升，已经超过60%。对抽油杆磨损部位的统计表明，抽油杆接箍磨损占抽油杆磨损的60%～70%。

图2

1　偏磨位置分析

1.1力学分析方法

首先选择一个接箍作为分析的对象，建立力学模型，绘制受力分析图，如图1所示。

摩擦力计算公式为：f=μ·N，钢与钢的摩擦系数一定，所以分析摩擦力的关键问题是分析接箍对油管的正压力N。以开38-61-010井为例，将钻井数据：井深、井斜，测试数据载荷录入EXCEL表格，依据力的平衡原理计算正压力、摩擦力，将接箍与油管的摩擦力绘制成曲线，如图2所示。

图3

通过力学分析方法，可以直接分析出各井段抽油杆接箍的受力情况，但是计算所需要的数据量多，尤其是需要投产后的功图测试数据，而且计算相对复杂，因此需要寻找一种更简单、高效的方法指导防偏磨措施的实施。

1.2数学分析方法

考虑到偏磨是由井眼轨迹发生弯曲引起的，推测偏磨的严重程度与井眼轨迹的弯曲程度有关，高等数学中用曲率来描述曲线的弯曲程度，在这里用井斜角对井深求导来计算井眼轨迹的曲率，求导方法采用数值模拟中的向前差分法。向上弯曲井斜角导数为正值，向下弯曲井斜角导数为负值，无论导数值是正是负，都产生弯曲，都影响抽油杆维持“直”的状态，也都产生偏磨，所以计算了导数的绝对值，将计算结果绘制成曲线，如图3所示。

通过对比发现井斜角导数绝对值曲线与摩擦力曲线基本一致，导数曲线虽然不能直接显示摩擦力数值，但足以确定偏磨位置及偏磨严重程度，并用以指导防偏磨措施的设计。

图1

2　理论的验证

以开38-61-010井为例，该井属于频繁作业井，作业次数多，且起出管杆每次偏磨情况都比较严重，具体情况见表1。

从几次作业情况来看，这口井每一次检泵作业都与偏磨有关，而且偏磨的位置都在500m～2000m之间。作业结果与导数曲线的描述相吻合，除此井外，还通过11口偏磨井作业结果与导数曲线对比均吻合，充分证实了导数曲线用以分析偏磨位置理论的正确性和现场应用的可实现性。

结语

通过理论分析和现场实际相结合，摩擦力曲线和井斜角导数曲线都能准确的分析出井下抽油杆偏磨位置和偏磨的严重程度。导数曲线计算简单，数据需求小，完井就能确定未来发生偏磨的位置，可以未雨绸缪，提前制定防范措施，提高检泵周期，增加产油量。

参考文献

[1]万任溥.采油工程手册（上）[M].北京：石油工业出版社，2000.

[2]陈庆华.高等数学[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]张三慧.大学物理学[M].北京：清华大学出版社，1999.

[4]陈月明.油藏数值模拟基础[M].北京：石油大学出版社，1981.

中图分类号：TE933

文献标识码：A