管杆偏磨及防护 - 图文

2026/1/26 20:58:50

目录

前言 ................................................. 2 1.杆管偏磨现状 ....................................... 3

1.1胜利油田抽油机井偏磨情况..................................... 3

1.2抽油机井管杆偏磨危害......................................... 3

2.杆管偏磨原因分析 ................................... 4

2.1机械磨损..................................................... 4 2.2腐蚀磨损..................................................... 5

3.防偏磨措施 ......................................... 7

3.1杆管结构材质及防磨涂层....................................... 7 3.2管杆旋转..................................................... 8 3.3扶正器...................................................... 10 3.4缓蚀剂...................................................... 15 3.5加重杆...................................................... 15 3.6空心抽油杆技术.............................................. 16 3.7抗磨副...................................................... 19 3.8油管锚管柱锚定.............................................. 20 3.9连续抽油杆.................................................. 22 3.10光杆密封器................................................. 25 3.11无杆泵采油................................................. 28 3.12抽油杆导向器............................................... 32 3.13液力驱动抽油技术........................................... 33

4.结论和认识 ........................................ 34 附件:部分油田偏磨情况及处理措施 .................... 35

彩南油田: ..................................................... 35 文南油田: ...................................................... 35 桩西采油厂桩一管理区采油三队 ................................... 36

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前言

一般而言,在油田开发的过程中,地层能量会逐渐下降,到一定时期地层原始能量就不能使油井保持自喷;有些油田甚至因为原始地层能量低或油稠一开始就不能自喷。油井不能保持自喷时,或虽能自喷但产量过低时,就必须借助机械的能量进行采油。有杆泵抽油是世界石油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。在我国各油田的生产井中大约有80%是使用有杆抽油技术。全国各油田产液量的60%、产油量的75%是靠有杆抽油采出的。

抽油机井采油是有杆泵抽油的主体,也是石油工业的传统的采油方式,是迄今为止一直占主导地位的人工举升方式。然而,在世界各国油田的抽油机井采油系统中,由于杆管偏磨造成的油井事故广泛存在。随着下泵深度增加、产出液含水上升,偏磨问题呈上升的趋势,每年因此造成的经济损失巨大。

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1. 杆管偏磨现状

在石油开发过程中,由于抽油杆和油管之间的摩擦造成了管杆的损坏,严重的将导致断脱或漏失躺井,这就是通常说的偏磨。随着油田开发进入中后期,油井偏磨问题越来越突出,导致杆管磨损、油管漏失、抽油杆断脱现象不断增加。

1.1胜利油田抽油机井偏磨情况

2006年油井开井总数18756口,其中抽油机井12138口,占总井数的64.7%,由于偏磨而作业的有2537口,占抽油机井数的20.9%,杆管偏磨造成的工作量占油井全部维护工作量的20%-30%,增加了油井维护成本,年报废率达10%以上,全局每年报废油管、抽油杆达上百万米,直接经济损失超过亿元。

1.2抽油机井管杆偏磨危害

一般来说,节箍偏磨要比抽油杆整体偏磨严重,严重时可将抽油杆母扣磨平,油管则表现为被磨出一条平行于轴心的凹槽,甚至磨出一条裂缝。而且,一般来说下泵越深,偏磨越严重。

管杆偏磨造成了杆断、杆脱、管漏等,导致抽油机井作业维护工作量居高不下,管杆报废率高,因而减少管杆使用寿命、降低有杆泵免修期、降低泵效、减少有效生产时间等,不仅造成油井生产效率降低,还增加了油田生产成本。

综上可以看出,管杆偏磨普遍存在,而且危害性极大,已经成为制约油田开发中后期高效稳产的重要矛盾。所以分析偏磨形成的原因,研究偏磨的防治方法,就成为油田降低成本、提高产量的迫切任务。

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2. 杆管偏磨原因分析

在抽油机井采油系统中,杆管偏磨分为机械磨损和腐蚀磨损两种。

2.1机械磨损

通过统计分析可以看出,机械磨损是杆管偏磨的最主要原因。机械磨损主要包括井斜的影响、井身结构的限制、油井生产参数、抽油杆“失稳”、含砂的影响等[2]。

①井斜的影响

自然井斜,如图2-1,抽油杆质量为G,由于井斜的原因,G在油管的径向存在一个分量,即抽油杆与油管之间存在一个压力N。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]。

图2-1自然井斜

从垂直来看,井筒是一条弯曲旋扭的线条,油井井深超过600m~800m一般会出现扭曲现象。地层蠕变会造成套管变形和井斜,进而使油管产生弯曲,在抽油机井生产时,抽油杆的综合拉力或综合重力(抽油杆的重力和各种阻力的合力)产生了一个水平分力,在水平分力(抽油杆对油管内壁的正压力)的作用下,油管和抽油杆接触产生摩擦。在弯曲度较小的地方,油管内壁和抽油杆接箍产生摩擦,油管偏磨面积较大,磨损较轻。而弯曲度越大的地方,不仅油管内壁与抽油杆接箍产生摩擦,油管内壁与抽油杆杆体也产生摩擦,油管偏磨面积较小,磨损较严重。

②井身结构的限制

由于钻井水平的限制,很难保证井身完全垂直,这样套管在某一段就会出现弯曲现象,其后下入的油管也会随着套管弯曲,且当弯曲段出现在泵以上,由于抽油杆在油管中的上下往复运动,会造成杆管之间的接触摩擦。弯曲段的弯曲角度越大,抽油杆与油管之间的磨损就越严重,这种磨损发生在抽油杆的上下两个冲程中。

而且油井本身存在井斜、狗腿、套变等井况因素,导致油管在井筒内发生偏移,而油管内的抽油杆在重力作用下趋于垂直,致使管杆接触磨损。

③油井生产参数

这里的生产参数主要是指抽油井的冲程、冲次、抽油杆的直径及泵挂深度。抽油机正常工作时,抽油杆在上、下冲程过程中的受力情况是不同的。上冲程时,泵上液

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