有杆泵井管杆磨蚀机理及应用研究

王宝鑫（大港油田采油三厂，河北沧州061023）

有杆泵井管杆磨蚀机理及应用研究

王宝鑫（大港油田采油三厂，河北沧州061023）

油田在开发进入到中后期的时候，有杆泵井的磨蚀问题愈加严重，而管杆的偏磨直接影响了油田的开发质量，需要进行大面积的维修，也会造成大量管杆直接报废。本文从有杆泵井管杆磨蚀机理入手，分析其防治措施，并阐述了防偏磨新工艺在有杆泵井中的应用，希望本文的研究能对相关工作有所帮助。

有杆泵井；磨蚀机理；应用；优化

有杆泵井管杆磨蚀主要是发生磨损和腐蚀，最为常见的就是管杆偏磨问题，在油井开采规模日益扩大的今天，有杆泵井的管杆模式问题越来越严重，直接影响了油田的采油效率，提高了采油能耗。而且随着到油井开采中后期，管杆磨蚀问题越来越严重，这也是油田开采中需要解决的主要问题。

1 有杆泵井管杆磨蚀机理

1.1 有杆泵井管杆磨蚀规律

查阅相关文献资料，可以看出，一般情况下，有杆泵井管杆磨蚀主要是集中在管杆中下部，而且主要是集中在高含水油井中。在管杆的接箍部位，极易发生管杆磨蚀，有杆泵井的泵径直径为56mm和70mm左右。

1.2 有杆泵井管杆磨蚀机理定性分析

（1）井斜造成有杆泵井管杆磨蚀

一些斜井或者是套管变形，会让油管弯曲，在油井采油的过程中，在拉力的作用下，会改变其综合重力，在正压力的作用下，会出现管杆摩擦出现磨蚀。

（2）油管弯曲造成有杆泵井管杆磨蚀

有杆泵井在工作过程中，柱塞液柱载荷较大，在较大的负荷下，很容易造成油管收缩，下部出现螺旋弯曲，这样管杆之间摩擦力增加，会发生严重摩擦。管杆内外部液压不同，也会影响到油管的轴向压力，这也是其造成弯曲的关键因素。油管长度在增加的时候，油管弯曲临近力会不断降低，所以油管越长，越容易发生弯曲，并且这一变化在液压的作用下，弯曲更为明显。

（3）抽油杆纵向弯曲造成有杆泵井管杆磨蚀

抽油杆在下冲程中，在多种条件的综合作用下，要成功下部压力增加，产生较大的弯曲应力，出现纵向弯曲，导致管杆磨蚀。

（4）动力失稳造成有杆泵井管杆磨蚀

由于有杆泵井的开采，出现了参数共振，这样会出现管杆压载过大，造成剧烈的横向振动，导致管杆磨蚀。

（5）含水造成有杆泵井管杆磨蚀

有杆泵井在开采到中后期，含水量较高在，这也增加了管杆接触面的摩擦力，改变了原本的摩擦条件，造成管杆磨蚀。

2 有杆泵井管杆磨蚀防治措施

2.1 整体优化

等强度设计杆柱，并且将沉没度保持在一个合理的范围内，如果沉没度较低活造成管杆液击，造成管杆磨蚀；如果沉没度过高，会造成有机的采油效率降低，能耗增加。在保证有杆泵井的开采油量的同时，需要尽可能的增加泵径和冲程，降低冲次，并且避免管杆发生共振。

2.2 加重杆的设计

在管杆下部增加加重杆，这样能提高管杆的强度，也能将中和点下沉，减小阻力，也能控制管杆不会发生弯曲。

2.3 加抽油杆扶正器

和加重杆一起，能减少管杆磨蚀，并且管杆扶正器本身的直径较大，可以起到较好的约束效果，提高管杆稳定性。管杆一直处于伸直状态，这样能有效降低磨蚀，管柱重力增加也会对井壁产生压力，增加磨蚀，需要采取一定的配套措施。

3 防偏磨新工艺在有杆泵井中的应用

3.1 耐磨杆

耐磨杆能起到良好的预防管杆磨蚀效果，从耐磨杆的变形规律来看，耐磨杆纵向弯曲载荷和长度的平方程反比，也就是耐磨杆越长，越容易出现弯曲，因此一般情况下都是加强对耐磨杆的约束，这样能保证耐磨杆的稳定性。耐磨杆本身就有加重的功能，而且长度较短，除了抗磨损性能之外，也能起到较好的抗腐蚀效果。通过对有杆泵井磨蚀机理的分析，可以对其进行优化，尤其是在发生磨蚀频率较高的位置，更换耐磨杆，从其效果来看，耐磨杆能有效的防止管杆磨蚀。

3.2 油管锚定技术

借助油管锚定技术，能提高冲程利用率，这也是减轻管杆磨损的重要方法。油管锚定技术是将油管锚定在套管上，防止油管移动，也能减小管杆摩擦，增加原油产量。经过技术实践可以看出，效果较好，原本每次检测管杆磨蚀都较为严重，也增加了扶正器，但是并没有多大的改善。后来应用了油管锚定技术，效果较好，检泵周期一般保持在一年左右。

3.3 旋转技术

油管旋转器安装在井口位置，和管杆相连，但是正是由于长时间旋转很容易出现管杆磨蚀，这样在油管旋转的同时，能让管杆的摩擦更为全面，而不是偏磨这样能增加管杆使用寿命。添加油管旋转器之后，整体设计较为合理，而且采用了全新的能源储存方式，在管理上更为方便，而且也能实现管杆的自动旋转，有效缓解管杆偏磨带来的影响，和扶正器等装置一起使用，能起到较好的防磨蚀效果。旋转技术属于防偏磨的新工艺，在有杆泵井中起到了较为重要的作用，可以优化管杆，减少管杆偏磨。近几年从关于油管旋转器的研究和使用效果来看，油管旋转器的使用效果较好，但是还是会出现油管偏磨的情况，究其原因，大多数油管旋转器的旋转方式都是人工旋转，因此防偏磨效果并不好。从油管旋转器最初的旋转方式上来看，都是自动旋转，不过使用之后人们发现成本较高，因此为了降低成本，生产厂家将选择方式改成了人工旋转。

4 结语

综上所述，石油开采工作中，对于质量的控制一直以来都是工作重点。在石油开采的中后期，有杆泵井管杆磨蚀问题较为严重，究其原因，还是抽油杆柱和油管柱失稳，因此采取针对性的措施极为重要。通过防偏磨新工艺在有杆泵井中的应用，能有效的改善原本的有杆泵井管杆磨蚀问题，降低石油开采成本，也能降低能源消耗。

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[3]张光明.激光表面改性油管与接箍耐磨耐蚀匹配性研究[D].中国石油大学,2010.