油井抽油杆偏磨原因及治理对策

赵长亮

摘要：随着曙光油田进入开发后期，油田综合含水逐年增加， 抽油管杆在井下的工作条件日益恶劣， 抽油杆偏磨问题十分普遍， 这不仅降低了抽油杆强度， 造成抽油杆断脱， 甚至会磨漏油管， 造成油管漏失， 影响油井的正常生产， 降低油田产量， 增加油田生产成本。

关键词：抽油杆；偏磨；断脱；油管漏失

引言

有杆泵抽油是世界工业传统的采油方式，也是迄今在采油工艺中一直占主导地位的人工举升方式，80%使用有杆抽油技术，但是在生产分过程中抽油杆、油管磨损现象十分突出偏磨问题严重制约了油井检泵周期，油井作业频繁，采油成本上升，减少了油井有效工作时间，给油田带来了巨大经济损失，查找偏磨原因及采取相应的措施显得尤为重要。

1、影响因素

1.1井身轨迹及生产过程中的扭矩影响

油井井身轨迹和水井生产过程中产生的扭矩能够造成井内抽油杆变形通过与国外对比曙光油层埋藏较深，泵挂平均下深在700米左右，由于抽油杆挂悬重大，油管、抽油杆在井筒中所呈现的工作状态直接受井眼轨迹的约束，因此杆管是随井眼轨迹呈空间弯曲的，即斜井本身就导致了杆管的初始弯曲，造成抽油杆与油管内壁相接触而偏磨。同时含水高运行摩阻大，下泵位置井斜大，因此生产过程中产生的扭矩较大。

1.2疲劳破坏、机械磨损及气体腐蚀的影响

1.2.1疲劳破坏：

（1）抽油杆在工作过程中，承受不对称循环载荷的作用，不可避免地会有疲劳源存在，从而产生疲劳断裂。（2）负荷变化引起的疲劳破坏分析，抽油杆因反复拉伸作用而产生裂纹，产生应力疲劳破坏。

1.2.2机械磨损

（1）底部受压弯曲致使杆管偏磨。（2）井斜引起的机械磨损。

1.3含水升高，杆管磨损加剧

井下气体、液体长时间与井下管柱化学接触，也会对抽油杆体造成直接损伤。随含水升高，产出液密度增加，从而增加杆柱下行的阻力，使杆更易失稳弯曲。当含水达到74%时，产出液从油包水型转变为水包油型，导致摩擦力加大油层产出液中的水直接接触金属， 腐蚀速度增加。润滑剂由水代替油， 由于缺少润滑， 抽油杆、管内壁间的磨损速度增快， 产生严重磨损。

1.4油井工作参数

油井产能相对较高，常采用短冲程、高冲次的工作制度。这种工作制度使得抽油杆与油管相对摩擦部位的面积小、摩擦次数多、磨损速度快。随着开发程度的加深，油井供液能力不断下降，如果不能及时地调整工作制度， 会导致泵充满程度过低，下冲程时抽油杆震动过大，液击力增大，尤其是高含水低沉沒度油井，最易形成高液击力，高液击力会造成抽油杆弯曲，从而造成杆、管偏磨以及抽油杆外部纤维断裂。低沉没度不仅会使抽油杆允许纵向弯曲载荷下降， 使杆柱下部产生弯曲和疲劳损伤，还会加剧油管螺旋效应使下部油管弯曲度变大。油井抽油泵的直径越大， 柱塞与泵筒之间的摩擦力、流体流经游动阀的阻力也越大，下部油杆承压发生弯曲的可能性增大，杆管磨损的机会就大。

2 技术措施对策

2.1 配套双接箍防脱抽油杆

针对传统单接箍抽油杆在反扭矩作用下易脱扣的问题，使用双接箍防脱抽油杆三重措施预防脱扣：

（1）将抽油杆头改为十字花式叉入立体对接，增大抽油杆本体抗扭强度，卡牙交叉啮合，防止抽油杆发生相对转动；（2）改传统抽油杆单接箍拧紧为双接箍复合锁紧，主接箍锁紧抽油杆，副接箍打被，防止主接箍卸扣；（3）主接箍两侧加防脱垫圈，进一步起到主接箍止退作用。（4）杆体两端均采用整体镦锻式成型及“通过式”热处理工艺，杆头与杆体结合处采用镦粗过渡，防止应力集中导致断杆事故发生；（5）由于本产品采用完全通过式超音频表面热处理工艺，淬透层1.0～1.5mm，从而提高了杆体强度，同比D级抽油杆，其强度提高了30%；（6）两端螺纹均采用滚压成型的加工工艺，增强了螺纹的耐磨性和强度。

2.2加装抽油杆扶正器

通过对抽油杆受力分析在中和点以下抽油杆上加装扶正器， 尤其是灌注式尼龙扶正器， 可以避免抽油杆和油管的直接接触， 达到防止管、杆磨损的目的。

2.3使用连续抽油杆

通过使用连续抽油杆，减少了杆柱和油管的磨损抽油杆与油管之间的摩擦主要集中在接箍上， 连续抽油杆无接箍，这就大大减少了对油管的磨损。减少了杆柱的失效频率由于普通抽油杆联接部分，减少了抽油杆与管柱摩擦力， 加上连续抽油杆本身质量轻， 可大大减少抽油机的载荷， 因此， 总的能耗大大减少，偏磨问题得以改善。

2.4安装油管旋转器、抽油杆旋转装置

应用抽油杆旋转装置、油管旋转装置， 改变管杆的接触面， 由原来的一侧偏磨变为圆周偏磨， 延长抽油杆使用时间。

2.5注入缓蚀剂

向油套环形空间滴加缓蚀剂， 使抽油杆和油管金属表面形成一层保护膜， 使杆、管本体与腐蚀质隔离开， 并在油管内壁形成油膜， 起到润滑作用， 可起到保护抽油杆和油管的目的。

2.6 调抽油机参数

在满足提液要求的前提下，尽量采用长冲程、低冲次和小泵径生产，降低抽油杆的惯性载荷和横向震动频率，从而降低其失稳性，减少偏磨次数，延长抽油杆和油管的使用寿命。在抽油过程中，如采油井供液能力发生变化，要及时调整抽油参数，保证抽油机在合理的状态下运行。近几年，油田基本完成了抽油机更换皮带轮的工作，并对工作制度做出相应的调整。

3、结论

通过研究抽油杆偏磨原因制定相应的对策，杆管偏磨问题得以解决，抽油机井杆管得到保护，延长了检泵周期，降低了生产能耗；节约了生产成本， 延长检泵周期，经济效益显著提高。

参考文献：

[1] 张彦雷. 抽油井井下管杆偏磨原因分析及治理措施[J].中国科技纵横， 2011 （11） ：278-278.

[2]邓森文. 抽油井管杆偏磨原因分析及防治措施[J].中国石油和化工标准与质量 ， 2012 ， 33 （10）：165-165.