HY级超高强度抽油杆在文南油田中的应用

王跃华（中国石化中原油田分公司采油四厂工艺研究所）

HL级高强度抽油杆广泛用于文南油田上，其大多设计为三级杆组，但不适用于全井4 in套管和侧钻井等有特殊需求的抽油井中。另外，三级杆组还导致抽油机井悬点载荷过大[1]，进而对地面提升设备要求过高；同时为了保障文南油田中后期油气的可持续开发，需要逐步增加对低液面、低产能油井采取泵挂加深措施井次。针对诸多因素，结合油井节能降耗生产要求，在文南油田中应用了“HY级超高强度抽油杆深抽”技术。由于HY级超高强度抽油杆具有更高的性能参数，故在油井设计应用中可实现二级杆组深抽。推广应用HY级超高强度抽油杆，可最大限度地降低设备投资，节约能源，延长检泵周期，降低生产运行维护成本，增加产量。

1 技术分析

HY级超高强度抽油杆是在制造新HL级杆的工艺基础上，经过专用特种探伤设备探伤优选后，采用超音频感应加热表面淬火工艺进行深加工的抽油杆。此杆表面存在一层10%～15%的淬硬层，其组织晶粒细小均匀，在经过抛丸强化处理后，不仅具有很高的抗拉强度（1 050～1 300 MPa）和表面硬度（HRC≥42），而且还有很高的表面残余应力，其结果会提供更高的疲劳强度和腐蚀断裂抗力，能极大消除杆断隐患[2]。HL级与HY级抽油杆对比情况见表1。

2 技术优势

1）延长检泵周期，提高泵效。HY级高强度抽油杆具有较高的抗拉强度及抗疲劳强度，杆的寿命可达到730天以上，能有效延长检泵周期，减少因管杆偏磨或杆强度问题造成的躺井[3]。HY级高强度抽油杆具有良好的高抗弹性和抗塑变能力，弹性模量提高，杆柱的伸长比明显减小，生产中减少了冲程损失，相比HL级抽油杆泵效提高10%。

2）与普通HL级同杆径抽油杆相比，可降低一级使用达到同等强度要求[4]。使用ϕ16 mmHY级超高强度抽油杆代替ϕ19 mm HL级普通抽油杆，ϕ19 mmHY级超高强度抽油杆代替ϕ22 mmHL级普通抽油杆，ϕ22 mmHY级超高强度抽油杆代替 ϕ25 mmHL级普通抽油杆。通过应用ϕ19 mm杆、ϕ22 mm杆二级组合，替代原有ϕ19 mm杆、ϕ22 mm杆和ϕ25 mm杆三级组合，达到减轻抽油机驴头载荷，实现低液面深抽需要以及满足小井眼井的使用需求。

表1 HY级超高强度抽油杆与HL级抽油杆的性能参数对比

3）HY级超高强度抽油杆每根长9 m，与普通抽油杆（长8 m）相比，单井减少接箍20～30个。HY级超高强度抽油杆价格与普通抽油杆价格相当，但整体性能要比普通抽油杆强。

4）针对4 in套管油井只能下2 in油管，且2 in油管内管杆偏磨频繁，极易造成躺井，故应用HY级超高强度抽油杆。由于HY级超高强度抽油杆在相同载荷深度条件下，可降低一级应用，增大了管杆间的油流通道，减小了液流阻力，从而加快了液流速度。同时，随着液流速度的增大，井筒流体在流动过程中的热损失变小，使流体在井筒内保持较高的温度，蜡也不易析出，从而延长油井的检泵周期[5]。

5）HY级超高强度抽油杆强度高，与HL级普通抽油杆相比，可降低一级使用，既能有效实现超深抽，又能达到节能降耗的目的。

3 现场应用

文南油田2014年开始试用HY级超高强度抽油杆，应用HY级超高强度抽油杆深抽为6井次。在W291C、W138-45、WC179、W184-52、W184-35、W137井上，全部采用ϕ19 mmHY级超高强度抽油杆和ϕ22 mmHY级超高强度抽油杆二级杆柱组合，应用后平均泵径减少了1 mm，平均泵挂加深了383 m，平均冲速减少了0.35 min-1。此6口井最长入井天数的是W137井，已入井1 629天。平均入井天数是715天，累计增油621.36 t。文南油田试验应用HY级超高强度抽油杆情况统计见表2。

典型井例：W138-45井是文南油田1口低产能井，由于所处断块限制，无对应水井，天然能量开采。自2011年以来，此井一直严重供液不足，日均产液量不足1 t，受抽油机驴头额定载荷和抽油杆强度的制约，下泵深度受到一定的限制。通过技术人员详细的地质论证和多方考察，认为W138-45井增产潜力较大，于是决定在该井应用HY级超高强度抽油杆进行“极限深抽”，因HY级超高强度抽油杆相比HL级抽油杆具有抗拉强度高、抗疲劳寿命长的优点，可消除因载荷过大造成的抽油杆杆断隐患。

2014年5月1日，W138-45井“极限深抽”完井开抽，泵径ϕ32 mm，泵深30 00 m，初期日产液5.2 t，日产油3.5 t，日增油3.0 t，实施HY级超高强度抽油杆深抽工艺后，增油效果显著。截至10月31日，W138-45井各项生产参数正常，累计增油305.4 t。W138-45井的生产曲线见图1。

图1 W138-45井生产曲线

HY级超高强度抽油杆自2014年在文南油田试验成功6井次后，从2015年至2018年在该油田应用了149井次，共计配套HY级超高强度抽油杆372 500 m。二级杆组合比三级杆组合减轻了抽油机井悬点载荷，可实现节电降耗[6]。以W137井为例，三级杆组合泵深为2 400 m，每天平均耗电90 kWh；下HY级超高强度抽油杆二级杆组合泵深3 000 m，每天平均耗电65 kWh，每天节电25 kWh。每口井生产周期按360天计算，每口井按每天平均节电25 kWh计算，149口井共节电23.4×104kWh，累计创经济效益49.14万元，仅节电一项就累计创效361.14万元。由此可见，HY级超高强度抽油杆深抽工艺现场应用后，增产节能效果显著，满足了文南油田中后期生产的需求。

表2 2014年文南油田试验应用HY级超高强度抽油杆情况统计

4 结论

1）考虑到HY级超高强度抽油杆的表面淬火工艺、防腐性能较普通杆差，建议在低含水率井上使用，以保证使用周期。

2）由于HY级超高强度抽油杆的力学性能强于普通杆，其可用于深抽油藏，可直接对深油层油井进行泵加深。

3）对于一些特殊井况油井，如全井4 in套管井、悬挂4 in套管井以及稠油低产井等，在降低负荷和增加过流通道时需针对性使用。

4）HY级超高强度抽油杆适应油田深抽技术，满足国内外油田中后期低产能、低液面井的需求，市场应用前景广阔。