抽油机井管杆偏磨治理对策研究

2022-09-11

一、全厂抽油机井偏磨现状

采油三厂共有油井806口, 开井690口, 开井率85.6%;其中, 抽油机井开井672口, 占开井数的97.4%。通过历次作业分析统计后发现, 全厂抽油井存在不同程度偏磨现象的有477口, 占抽油井开井总数的71%, 此类井平均泵径46.8mm, 平均冲次3.7次/分, 平均冲程4.7m, 平均日产液21.4t, 日产油2.8t, 含水79.1%, 平均泵挂1903m, 平均检泵周期410天。统计2012年共发生躺井394井次, 其中因偏磨造成的躺井有80井次, 占躺井总数的20.3%, 因此偏磨是造成躺井的主要因素。偏磨井主要存在检泵周期短、接箍偏磨严重、偏磨段集中、腐蚀油井偏磨尤为严重、直井也普遍存在偏磨情况等特点。如果不及时进行防偏磨治理, 将由于偏磨每年增加管杆投入费用、作业费用, 造成直接经济损失。因此, 有效解决管杆偏磨问题是采油三厂生产中的重要课题。

二、管杆偏磨原因分析

通过对全厂抽油机井偏磨现状和偏磨特点分析可以看出, 偏磨主要包括井身结构的限制、杆柱失稳、杆柱弹性变形等, 研究机械磨损, 对于制定治理管杆偏磨技术方案起着至关重要的作用。

1. 井身结构限制的影响

钻井过程中, 定向造斜井段钻井井斜角和方位角的控制难度大, 狗腿度大。套管弯曲会导致下入的油管也会随之弯曲, 且当弯曲段出现在泵以上, 会造成管杆之间的接触摩擦。弯曲段的狗腿度、弯曲角度越大, 管杆间的磨损就越严重。

2. 管杆受力失稳弯曲的影响

油管存在一个中和点, 油管中和点以下发生弯曲, 油管失稳弯曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近。若井下配套封隔器的分层采油管柱, 加压座封会造成泵上油管弯曲, 座封力越大, 弯曲幅度越大, 管杆偏磨也就越严重。

抽油杆下冲程时, 中和点以下的抽油杆受压而弯曲偏磨。如果油井伴随出砂、结蜡、油稠等问题, 则会造成抽油杆下行阻力增大, 促使抽油杆失稳弯曲偏磨现象的发生。杆柱组合不合理会使抽油杆运动失稳弯曲更加严重, 抽油杆柱力学和抽油杆柱轴向力分布可以看出, 抽油杆直径越小, 越容易弯曲;抽油杆直径越大, 越不容易弯曲。

3. 油井生产参数的影响

油井生产参数中的冲次越高, 产生的阻力就越大, 偏磨的部位就越多, 偏磨次数增多, 也加快了磨损。若冲次过快或泵径偏大, 生产过程中就会出现严重供液不足的现象, 造成“液击”, 液击是由于上行程时泵未完全充满所引起。当下行程开始后, 整个液体和杆柱载荷充当了“自由落体”直到柱塞击中泵筒内的液面。液击现象产生的危害包括杆发生弯曲, 管杆相互磨损, 泵活塞上凡尔罩在接头附近断裂。

三、偏磨治理对策

通过对抽油机井管杆偏磨机理的分析, 结合现场实际应用情况, 合理使用各种预防管杆偏磨的技术措施, 通过综合防偏治理以达到延长偏磨井免修期的目的。

1. 扶正类防偏磨技术

现场使用扶正器时还存在一定问题, 扶正器的位置和间距大都是凭经验确定的。因此, 我厂推广应用了扶正器优化设计软件对扶正器安装位置和安装间距进行了定量的分析和计算。通过油管厂的流程改造, 目前我厂抽油杆主要配套固定式双扶正器, 即在距离接箍两端1.5米的位置各安装固定式抽油杆扶正器1个, 尺寸约为φ55mm-φ57mm。

2. 加重杆防偏磨措施

目前我厂所用的常规加重杆主要是φ30mm特种加重杆、φ25mm专用加重杆两种, 考虑到成本问题, 对于偏磨不严重的井且需要配套加重杆的油井, 一般配套φ22mm抽油杆作为加重杆。

3. 耐磨防腐防偏配套措施

(1) 内衬管耐磨、防腐性强

配套内衬油管内径减小, 活塞效应增加, 抽油杆下行阻力增加相应的中和点上移, 为此, 配套内衬油管一般要大于偏磨段100m;内衬油管在井底高温条件下, 容易造成内衬脱落, 添加提高耐温性能添加剂的EXPE内衬油管耐温性能有大幅度提高;内衬油管内径发生变化, 相应的抽油泵也需要设定配套尺寸。

(2) 双向保护接箍

双向保护接箍的特点:一是双向抽油杆接箍耐磨性比普通接箍大大提高;二是使用双向保护接箍后对油管的磨损降低;三是接箍尺寸与API标准没有大的变化, 对下井操作没有任何附加要求, 接箍装卸按正常操作即可;四是延长免修期, 降低作业成本;五是摩擦阻力降低15%-35%, 降低负荷, 节能降耗;六是接箍使用后如有磨损, 可以重新涂覆, 接箍可重复使用。

四、现场应用情况

截止目前, 我厂共引进并应用内衬管8000m, 用Y241 (大通径) 封隔器替代普通Y221封隔器10井次, 并配套应用了大量的防偏工具:管杆扶正器、φ25mm和φ30mm专用加重杆、φ46mm小直径扶正器、双向保护接箍等。

防偏治理投入同比增加50万元。偏磨腐蚀油井躺井数同比减少17井次, 节余作业成本136万元;躺井占产117.3吨, 减少占产创效25.8万元;管杆投入费用减少约108万元;共计产出269.8万元;产生经济效益219.8万元。投入产出比1:5.4。

五、结论与认识

1. 泵上有限距离内 (约500米) 是出现偏磨的主要井段, 抽油杆下冲程受压导致杆柱失稳弯曲造成管杆局部接触, 油井高含水使管杆磨损环境变差等因素加剧了油井偏磨。

2. 配套应用的内衬油管既具有普通油管的机械强度, 又具有耐腐蚀、耐磨等特性, 在管杆偏磨治理中具有显著效果。但由于该油管对质量要求较高, 进料过程中需要严把质量关, 防止热处理不到位的内衬管流入到井筒中。

3. 日常采油管理工作中, 需要重视参数优化和防腐加药工作, 降低抽油机井管杆偏磨治理的腐蚀磨损速率。

4. 应该综合考虑扶正器防偏磨技术、加重杆防偏磨技术、HEPE/EXPE内衬油管、防腐蚀配套技术, 才能更加有效的解决和减轻抽油管杆的偏磨。

5. 下步建议推广应用Y241封隔器替代Y221封隔器用于卡封油井, 减少座封管柱弯曲造成的偏磨。

摘要：抽油机井生产过程中, 由于井身结构限制、抽油杆柱和管柱失稳弯曲、产出液性质影响等因素, 造成抽油杆和油管之间发生磨损现象, 导致油井油管磨损漏失、抽油杆柱磨损断脱等问题, 低渗油藏泵挂深度较深, 偏磨问题更加突出, 严重影响油井的正常生产。本文通过对采油三厂抽油机井偏磨现状进行调研, 针对管杆偏磨原因进行分析, 对现有管杆偏磨治理对策的应用效果进行分析评价, 提出下步偏磨治理的方向。

关键词：管杆,偏磨,机械,腐蚀,治理