油管抽油桿偏磨機理研究與對策
油管抽油桿偏磨機理研究與對策
濱南采油廠四礦利津聯合站 劉正萍、
樁西采油廠樁西作業大隊 徐蓬勃
摘要：隨著油田生產的不斷發展和油田油井向老齡井過渡，油田采油工程出現了許多新的問題，特別是機械采油過程中出現的油管、抽油桿的機械磨損，嚴重的影響著油田高效、低耗生產的發展。
關鍵詞：機械磨損、管桿磨損機理、防偏防磨
經過了①油井偏磨狀況調查②影響機采井管桿磨損的因素的探討③抽油桿上的作用力及其變形分析④位移約束引起的油管和抽油桿的變形⑤機采井管桿磨損機理分析，對國內外資料和現場實際問題的分析，結合有關力學理論，對影響機采井管桿磨損的主要原因進行初步推斷，針對分析的原因采取相應的措施，減少或避免管桿的磨損。
通過一段時間的研究和應用，總結出以下防偏防磨對策及應用：
①防止機采井管桿磨損的對策②機采井管桿磨損防治應用
一、油井偏磨狀況調查
根據統計，目前該區塊油井總數達20197口，目前，發現存在偏磨井418口，占抽油機井的27%，占抽油井開井數的44%，由此，針對樁西采油廠的實際情況，對機采井管桿磨損的機理進行探討，并提出相應的對策，不僅能降低生產成本和維護工作量，而且能提高經濟效益。
機械采油井管桿磨損的原因是抽油桿和油管之間的相互接觸并產生相對的運動造成的，抽油桿和油管之間具有相對的運動也是由抽油過程所決定的：
1、油井的井身結構引起管桿變形，造成管桿磨損：
2、抽油機參數（沖程、沖次）的影響：
抽油桿上的作用力有：
（1）抽油機對抽油桿的拉力（抽油機的懸點載荷）；
（2）抽油桿柱在井液中的重量（抽油桿柱自重）和油柱自重
抽油桿上的作用力有：
（1）抽油機對抽油桿的拉力
（2）抽油桿柱在井液中的重量
（3）抽油桿柱和油柱運動所產生的慣性載荷
（三）摩擦載荷的分析
抽油機工作時，抽油桿上的摩擦載荷有五部分組成：
（1）抽油桿與油管的的半干摩擦；（2）柱塞與襯套之間的摩擦；（3）液柱與抽油桿之間的摩擦；（4）液柱與油管之間的摩擦；（5）液體通過游動閥的摩擦。
在力的作用下，使抽油桿發生變形是管桿磨損的原因之一，桿柱發生彎曲變形。設上下端點的約束鉸鏈約束，
（五）抽油桿變形計算機模擬計算及計算結果進行分析
根據以上分析，對油井抽油桿因外力變形進行了計算模擬，并對計算結果進行分析。
1、抽油桿上的作用力，更確切地說驢頭懸點載荷的變化僅能影響抽油桿中和點（應力零點）的位置，對下沖程過程中中和點以下抽油桿的變形影響不大。
2、抽油桿在承受拉力時發生橫向彎曲，井斜對橫向彎曲的長度影響較大。
3、抽油桿的組合影響抽油桿的變形長度。
從剛度角度，抽油桿直徑越大，越不容易彎曲，但受油管和產量的限制，抽油桿直徑不能過大，這就需要有合適的組合，以防止變形。
4、在下沖程時，井液的粘度越大，受壓的抽油桿越長，抽油桿發生磨損的幾率越大。
5、抽油桿在力的作用下產生的變形是抽油桿和油管磨損的原因之一，對抽油桿和油管的磨損有一定的影響。
通過先進的測井手段，對部分油井的井身結構進行了測井，
油管柱是比較特殊，它的受力是受井筒和油管組合的限制的。
將油井的測井數據和油管、套管與油管的環空等參數按要求輸入計算機中，通過計算機模擬計算，得到了油管在油井中的實際接觸位置。
經過對抽油桿的受力分析和對抽油桿、油管在油井中的變形分析、計算機的模擬計算可以獲得機采井管桿磨損的基本原因：
1、油井的井身結構是決定管桿是否磨損的重要因素。
2、井斜是管桿磨損的重要因素之一。
3、抽油桿上的作用力是管桿磨損的另一原因
4、抽油桿的組合影響抽油桿的變形長度，影響著管桿磨損
5、在理論直井中，如果抽油桿的應力零點在泵掛深度以下，即抽油桿在上下沖程過程中始終處于受拉狀態，則抽沒桿不發生彎曲變形，不存在管桿磨損問題。在這類直井中，如果存在管桿磨損，抽油桿一定有彎曲變形，則抽油桿上的應力零點一定在掛泵深度以上，彎曲變形和磨損位置一定發生在應力零點以下。
總之長期的接觸和摩擦，最后導致管桿磨損。
六、防止機采井管桿磨損的對策
通過分析，應該從以下幾個方面入手解決：
1、徹底從根本上避免使油管產生變形的外部因素，簡言之，要使得油井的實際井身結構與設計的井身結構相同。
2、尋求一種有效的工具或機構使抽油桿在油管變形部位不直接和油管接觸，避免管桿的磨損。
3、合理的選擇抽油機的運動參數，避免磨損。
通過綜合分析和現場實踐，初步獲得了管桿磨損的機理和預防管桿磨損的措施，經過把這些措施應用于實際的生產中，證明以上的措施是有效的。
七、機采井管桿磨損防治應用
根據“防止機采井管桿磨損的對策”，在樁西采油廠進行了應用，使用效果比較理想。
1、使用有效工具，防止管桿偏磨
安裝了防磨器后，油井的免修期是使用前的4.9倍。
2、合理選擇運動參數應用實例
根據對策的要求，要減少管桿的磨損，就要盡量使得抽油桿的中和點靠近抽油泵的柱塞或在柱塞以下。
3、優化抽油桿組合，延長油井免修期的應用實例
抽油桿的優化設計，合理的對抽油桿進行組合，減少磨損，延長油井的免修時間。
4、低價位產品犧牲法和使用特殊油管和抽油桿，減少管桿磨損，延長油井免修期應用實例
5、采用綜合治理，減少管桿磨損，延長油井免修期應用實例
管柱錨定：首選機械預張力錨定。
綜上所述，應用對策來指導生產，以減少油管和抽油桿因變形產生接觸，引起磨損，達到防止管桿磨損的目的。
八、結論
針對造成機采井管桿磨損原因采取相應的對策，并應用于生產實際中效果明顯。
1、油管抽油桿在生產過程中受力發生失穩和彎曲變形、生產參數及管柱組合不合理等造成油管抽油桿的磨損。
2、油井的井身結構是造成管桿磨損的重要原因，采油參數（沖程、沖次）、抽油桿柱的組合、井下工況（靜液面、井液的粘度、比重）等是引起機采井偏磨的基本原因。
3、嚴格控制鉆井質量，使油井的實際井身結構與設計的井身結構相同是避免管桿磨損的前提。
4、使用有效的防偏磨工具、選擇合理的生產參數和管柱組合以及應用特種油管和抽油桿等是綜合治理管桿磨損的有效途經。
公安備案號64010402000517號