油井防偏磨技术研究

朱贵友

[摘 要]尽管随着石油开采技术的发展，出现了无杆采油技术，但有杆采油井数仍占机采井数的90%以上，有杆采油在目前采油中仍占主导地位。本文针对抽油杆、管偏磨造成原因及防偏磨措施进行了全面分析，为各油田根据不同抽油杆、管偏磨的成因选择对应的防偏磨措施提供了依据。

[关键词]偏磨、机理、因素、工艺

中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0008-01

1抽油杆、管偏磨机理分析

油井完井时的井身轨迹是一条复杂多变的空间管道，油层套管在一定程度上是呈螺旋弯曲的，管杆在井筒中的工作状态直接受井身结构的约束，油管杆在无任何约束的情况下，应呈直线垂直状态，但在呈现空间曲线的套管中，油管杆受其约束，呈现弯曲状态，油管、抽油杆在工作中相互接触摩擦是不可避免的。在抽油机生产过程中，抽油杆受到拉力方向与重力方向不在一条直线上，与油管接触点必然产生一个作用于油管内壁、垂直于拉力方向的侧向分力。正是这个分力使得杆、管之间产生磨损，分力越大，磨损越严重。

2抽油杆管偏磨成因与影响因素

2.1 井斜是杆管偏磨的主要原因

①自然井斜引起偏磨

当抽油杆在油管中沿油管轴向作往复运动时，便会使抽油杆接头磨损失效，或者油管被磨出深槽甚至磨穿造成管漏。

②定向斜井随着钻井技术的发展和油田开发需要，定向斜井不断增多。

③地层蠕动造成井斜引起偏磨

在深井中，由于地层发生蠕动，会使套管进而使油管有一定偏移，油井也就形成了有一定倾角的斜井。这时与自然井斜一样，抽油杆在油管内往复运动，会造成抽油杆接头与油管内壁因磨损而失效。

④方位角、坐标方位角和坐标变化大，也造成杆管接触偏磨的主要原因之一。

2.2“狗腿”变向引起偏磨

在有“狗腿”的地方，当弯曲度较小时，油管内壁和抽油杆接箍产生摩擦，油管偏磨面积较大，上、下冲程中是单面摩擦；当弯曲度较大时，不仅油管内壁与抽油杆接箍产生摩擦，油管内壁与抽油杆本体也产生摩擦，油管偏磨面积较小，磨损较严重。上、下冲程中会造成抽油杆本体与接箍的双面摩擦。

2.3套管变形引起偏磨

由于地层蠕变，使井段出现弯曲，产生套管变形。当套管变形时，有可能挤压油管在某一小段发生变形，导致油管在井简内发生偏移，而油管内抽油杆在重力的作用下趋于垂直，这样就会造成抽油杆与油管之间往复运动摩擦，使抽油杆发生断脱或油管管漏事故。

2.4抽油杆“失稳”引起偏磨

抽油杆偏磨主要发生在下冲程过程中。在下冲程过程中，中性点以上的抽油杆始终处于拉伸状态，不会弯曲变形发生偏磨；中性点以下的抽油杆由于该点以下杆柱的重力较小，不足以克服其他各种向上的阻力，而该点以上杆柱的重力较大，作用于该点形成向下的压力较大，下部杆柱在强大的压力作用下完成下冲程，容易弯曲发生偏磨。偏磨通常发生在靠近泵端的位置，泵以上200m之内出现偏磨的可能性最大。也有文献通过对抽油杆下行受力分析，得出中和点位置一般在泵上400m以内的结论。

2.5井口回压、井口盘根对偏磨的影响

油井井口回压P的存在，无疑增加了抽油时的悬点载荷力，当井口回压增加时，相当于增加了抽油杆的重力，上冲程悬点载荷增加，下冲程载荷降低.井口回压过高，悬点载荷增大，亦可造成泵的漏失。生产中，应使盘根上紧程度适中，既保证不漏油也不过紧，以减缓偏磨。

3 杆管偏磨防治措施

针对抽油机井管杆偏磨日渐突出的问题，应坚持“防、治结合”的原则，对油井现状、抽油杆受力状况进行深入分析，并从中寻求延缓偏磨的办法，延长检泵周期，主要应采取以下措施。

3.1 调整抽油机井的工作制度

① 优化抽汲参数

在满足提液要求的前提下，尽量采用低冲次和小泵径生产，降低惯性载荷及悬点最大载荷，减少偏磨次数，延长抽油杆和油管的使用寿命。

② 确定合理沉没度

保持足够的沉没度才能得到较高的泵效，同时降低杆管偏磨影响。根据理论可知，当流压降到一定程度后，产液量不仅不随生产压差的放大而增加，反而随流压的降低而减小，存在流压下限，流压下限一般为2～4MPa，因此合理的沉没度大泵应为250～400m之间，小泵200～300m之间。

3.2 在井筒、井口和管柱上采取的措施

① 根据井筒拐点位置，在生产管柱上加装一定数量的油管扶正器。钢制弹性油管扶正器安装在油管接箍位置，强化尼龙油管扶正器直接套在油管的管体上。

② 对于泵挂深度在1200m以内的油井，为防止杆管偏磨，可在井口上加装油管旋转器，以减少油管的偏磨，延长其使用寿命。

③ 对于泵挂深度在1200m以深的油井，由于管柱承拉应力增加，为防止管柱变形，作业方案要考虑在管柱上使用油管锚。油管锚应装在抽油泵上方，距泵上部接箍30m右为宜。

④ 为达到杆管柱系统相对平衡，抽油泵下端应使用足够数量的尾管，最大限度消除系统生产过程引起的振动现象。

3.3 在杆柱上采取的措施

机采系统抽油杆柱隶属柔性单元，在管柱内极易产生弯曲变形，特别是杆柱下行过程中，其外表面与油管内表面接触几率增加，长时间相对滑动接触将导致磨损加快。因此，在杆柱设计时应考虑采取如下措施。

① 根据前期修井起出的抽油杆，确定杆柱磨损部位，并在实施方案中考虑使用抽油杆扶正器。在井筒拐点处，一般要求每根抽油杆上均布2～3个扶正器；在拐点交界处上下25～35m位置，每根抽油杆上装1～2个扶正器，加装应遵循远离拐点顺次递减。

② 在油井的偏磨位置，应考虑使用防偏磨抽油杆。当油井中管杆发生挠性弯曲时，防偏磨抽油杆上的扶正体自动找到偏磨点，卡在该部位，使抽油杆在扶正体内运动，避免了杆体与管壁的接触。

③ 在井筒杆、管偏磨段，除使用扶正器外，还可采取经过表面强化处理的喷焊耐磨抽油杆接箍与耐磨的氮化防腐油管配合使用。

④ 为避免杆柱下行时产生的弯曲变形，杆柱设计时应考虑使用一定数量的加重杆。根据泵挂深度和抽油机额定载荷、原油物性等实际情况合理确定。

3.3 在抽油泵方面采取的措施

随着油井开采进入中后期，以及大量水平井、侧钻井、分支井的出现，机械采油难度越来越大。因此，在抽油泵的使用中应采取以下措施。

① 抽油泵结构类型的选择和确定

应根据不同的井况，合理选用抽油泵，以延长检泵周期，提高泵效。

② 抽油泵配套应用环阀

环阀安装在抽油泵上部，下冲程时，管柱内液柱作用在环阀上，柱塞游动阀不承受液柱重力，很容易打开。

③ 合理选择抽油泵间隙

实际采油生产过程中，抽油泵柱塞和泵筒的间隙范围选择至关重要。应根据泵挂深度和原油物性（粘度）指标合理选择抽油泵间隙。抽油泵间隙的选择，既要考虑实际的采油效果，也要考虑杆柱下行时因阻力过大而产生的弯曲，从而有效减缓杆、管之间的偏磨。

④ 增大游动阀的过流面积

增大阀球腔的内径，增加閥球与空腔间的环空面积，减小过流阻力；同时由于阀罩球腔变薄，需要改变阀罩材质，提高抗拉及疲劳强度。

4偏磨现状及治理情况

目前采油厂抽油机井发现偏磨的有398口井，平均检泵周期为307天。其中检泵周期小于180天的有110口井，平均检泵周期为132天；检泵周期在180-360天的有187口井，平均检泵周期为267天；检泵周期在360天以上的有31口井，平均检泵周期为421天。

为分析研究偏磨产生的原因，对油井在液量、含水和矿化度三方面进行统计对比。

从以上三种情况的统计来看，产液、含水以及矿化度对油井偏磨产生的影响较为显著，随着腐蚀加剧、含水升高和产液量的下降，油井偏磨程度加重，检泵周期缩短。