抽油机井偏磨原因与治理对策分析

张海辉

摘要：抽油机采油作为一种传统、技术成熟、适用范围广的采油技术，占据着原油开采领域绝对性的领导地位。然而，杆管偏磨现象时常发生，甚至造成杆管断脱、漏失，缩短采出井免修期，增加维护费用。随油田开发程度的增加，尤其在油田开发中后期，杆管偏磨现象愈发明显，因杆管偏磨造成的检泵作业数量逐年增加，占维护成本半数以上，已成为增加检泵率、降低免修期的主要因素，是各大油田中后期开发的主要限制性因素之一。为解决这一问题，文中对杆管偏磨的原理进行了细致分析，并提出相应的解决方案，为防偏磨措施的进一步研究奠定了基础。

关键词：抽油机;偏磨;对策

抽油机井杆管偏磨问题一直是影响抽油机正常工作运行的主要因素，严重的情况可能造成抽油机井杆管断裂，影響其正常生产运行，给企业带来一定的经济损失。我国大部分油田已经进入了开采的中后期，抽油机井杆管偏磨情况越来越明显，维修成本逐年升高，成了制约各大油田中后期发展的重要因素。

1.油井杆管偏磨的原因分析

1.1井身结构

我国各大油田在采出井生产过程中，除了优先选用垂直井外，还会不可避免的选用斜井，以确保原油产量及开采合理化。因油管与垂直方向保持了一定角度，在抽油杆自身重力的作用下，沿抽油杆的径向方向对油管内壁产生压力。因压力的存在，导致抽油杆接箍始终同油管内壁相接触，在抽油杆往复运动运动的过程中，该接触面的磨损程度会逐渐增大，一方面使抽油杆接箍外表面磨损直至断裂失效，另一方面使油管内壁造成磨损直至穿孔失效。除自然井斜外，还有部分采出井是由于地层运动使套管变形，进而挤压油管，使油管在垂直方向上发生一定程度的偏移，造成杆管偏磨

1.2抽油杆运动规律

在抽油杆做往复运动引起杆管偏磨的过程中，“失稳”为主要因素。当抽油杆进行下冲程运动时，在中和点上部的抽油杆重量由悬点承受，主要受拉力作用，抽油杆无弯曲变形;中和点之下的抽油杆因自身重力小于惯性力，当抽油杆整体做下冲程运动时，中和点下部抽油杆继续向上运动，造成抽油杆弯曲，形成“失稳”现象。抽油杆在不断弯曲、恢复的过程中，改变了抽油杆的振动频率，使抽油杆易发生共振，加大了抽油杆的变形概率。“失稳-共振”相互促进，致使杆管偏磨的进一步加剧。“失稳”引发的偏磨为抽油机井的主要偏磨形式，亦是各油田的重点研究对象。

1.3泵径

不同泵径的抽油泵在油管内所占据的空间是不一样的，小泵径的抽油泵柱塞底端截面积较小，受环空液柱所产生的压力也较小，在运动过程中，抽油杆下端的柱塞与泵筒摩擦阻力小，中和点相比大泵径的抽油泵要更低，抽油杆振动小，发生“失稳”偏磨的概率远低于大抽油泵。抽油泵柱塞与泵筒摩擦阻力随抽油泵直径的增加而增大，令抽油杆中和点的位置向井口方向上移，增加了中和点距抽油杆底端的长度，使该部分易于弯曲，造成杆管偏磨概率的增加。

1.4泵挂深度

偏磨率随泵挂深度的增加呈现出明显的上升趋势。泵挂深度增加后，井身结构对采出井的影响愈发突出，井斜、地层运动等因素会增加套损及抽油杆、油管间相互摩擦的可能性，提升杆管偏磨的概率。此外，抽油杆的下行阻力会随泵挂深度的增加而增大，使抽油杆在下冲程运动中和点上移、振动加大、稳定性变差，加剧了“失稳”现象的发生概率。

1.5进口回压、井口盘根对抽油杆管偏磨的影响

基于抽油杆管的结构特性，油井井口存在一定的回压，在井口回压的作用下，抽油悬点载荷力会逐渐增大，井口回压与抽油杆的重力系数有着密切的联系，井口回压的增加，相当于增加了抽油杆的重力，当抽油杆的重力超出了规定的负荷标准，就会造成泵的漏失，在井偏角的作用下，使得杆与管的摩擦力增大。井口盘根内压力过大，会使得盘根与光杆间摩擦系数增加，在上冲过程中，容易使抽油杆弯曲。

1.6井偏角对抽油杆管偏磨的影响

在钻井过程中，我们要考虑各个方面的影响因素，要注意各个小环节的问题，比如井偏角，钻井中的井偏角一般小于3°。自然弯曲与螺旋弯曲存在较大的差异性，螺旋弯曲一般是在油管柱下部受力较大时才会出现，油管内部的弯曲点会紧紧压在套管内壁上，使得内部受力不均匀。在正式钻井过程中，我们纠偏的次数比较多，所以弯曲点可能多个，抽油杆也必然与套管有多个点接触。

2.采油机井杆管偏磨的解决对策

2.1旋转技术

旋转偏磨技术的主要原理就是抽油杆的上下往复运动所产生的动能，利用专用装置将动能转换为抽油杆或者油管的旋转能量，抽油杆在控制范围内每日旋转3到5圈，油管在控制范围内每日旋转4到6度，因此避免杆管出现较大的局部摩擦，使抽油杆或者油管出现脱断、磨漏等，我们可以使用圆周摩擦代替杆管的单侧摩擦，该技术通过在油田的不断试验后取得了良好的效果，在一些沉没度较低、泵挂深度较大的采出井中比较适用。

2.2选择油井合理沉没度

游梁式抽油装置对沉没度的标准比较高，在正式运行之前，如果能够确定好油井的沉没度范围，不仅可以有效提高装置运行效率，还可以降低杆管磨损度。沉没度对抽油杆的运行效率有着较大的影响，如果沉没度过大，在游动阀关闭后，内部就会产生较大的吸入压力，抽油杆受到上顶作用力产生杆弯曲，形成杆管偏磨，如果冲程固定阀处于关闭状态，沉没压力就会增大，油管上下顶部受到的压力较为直观，这种内压力会迫使油管弯曲，造成杆管偏磨。若沉没度过低，油管就会失去环空液体作用，振控制动频率就会增大，进一步增大杆管偏磨，所以要合理控制油井沉没度，根据现实情况进行合理的调控。

2.3控制好井偏角

下加重杆的主要作用就是可以使抽油杆的中和点下移，这样就会在一定程度上降低杆的自然弯曲度，减缓偏磨效果明显。安装防偏磨扶正接箍和防偏磨扶正器对于预防抽油杆管偏磨都有一定的作用，市场存在的种类比较多：既有滚轮扶正器，也有轴承扶正器，不同的扶正器其应用优势不同，扶正器的性能指标受尺寸系数限制，所以我们一般采用高强度的合金钢或者严格热处理的扶正器，保证扶正器的整体强度达标。前面我们提高了钻井过程中井偏角对抽油杆、油管偏磨的影响，所以我们要严格控制井偏角的变化系数，井偏角不能过大，防止改变杆管的受力状态，扩大杆管偏磨。

2.4改变热洗井工作制度

为了进一步降低杆柱运动摩阻，我们可以在油井环空的位置处添加大量的清蜡降粘剂，使出油通道中抽油杆与油管柱能够维持在一个最佳稳定的位置。可以增大杆管的尺寸，使采出液的流道通畅，避免因为液体粘度增大引起流动阻力增加。

3.总结

针对于抽油杆管偏磨这一问题，我们需要从多个角度入手，采用多样化的措施进行解决，对油井情况进行一个较为全面的分析，做好各个方面的对接工作。随着我国石油开采进度的加快，对各个方面的工艺要求也越来越高，对抽油杆管的运用也更加频繁，杆管偏磨问题愈加突出，为了石油开采的可持续性，相关人员要采用合适的防治措施规避此类问题。