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梁油田抽油杆断脱机理分析及治理对策

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一、抽油杆断脱现状调查

为了摸清抽油井断脱的分布规律,对2010年至2011年梁油田发生抽油杆故障的355井次进行了统计分析,其中,抽油杆节箍断188井次,杆体断76井次,抽油杆丝扣断33井次。

对188井次节箍断进行分析,其中,126井次偏磨严重,具有以下特点:

(1)偏磨部位:井口以下500米偏磨占70.8%,造斜点附近100m内磨损占13%。

(2)偏磨形状:抽油杆偏磨部位一般为单侧偏磨,抽油杆扶正器节箍比杆体偏磨严重,一般表现为节箍断或磨脱;油管表现为内壁被磨出凹槽,甚至裂缝。

对109井次抽油杆杆体断进行分析(包括33井次丝扣断),具有以下特点:

(1)杆断部位:井口以下500~1000米占22%,1000以上占43.5%

(2)含水在50%以上占30.6%,泵挂在1800米以上占25.8%

二、抽油杆断脱原因分析

抽油杆的断裂可能是一个因素引起的,也可能是多个因素交互作用的结果,引起抽油杆的断裂主要有下列几个因素:

1.井斜因素

在斜井中,管、杆随套管并眼轨迹弯曲,管、杆接触井产生摩擦正压力,造成管杆磨损。

2.抽汲因素

抽汲过程是一个变速过程,不同时期存在不同的加速度,抽油杆柱受力存在差异。抽油杆柱在油井正常生产过程中,受到多种载荷的影响。

3.杆柱组合设计不当

由于杆柱设计不当,使杆柱实际应力超过其使用极限应力,导致局部杆超载断裂,或在设计中加重杆过少,使下部小规格抽油杆在下行程中承受压应力,变形后产生弯曲应力而断裂。

4.工作参数匹配的影响

统计分析2011年来76次井次抽油杆杆体断裂井的工作参数,发现泵径越大、冲次越快,抽油杆断越频繁。其主要原因是:泵径增大、杆柱载荷增大;冲次越大,惯性载荷和冲击载荷增大,同时杆柱随交变载荷的频度加大,增加了抽油的疲劳断裂。

5.腐蚀的影响

腐蚀是抽油杆失效的主要因素之一。油井产出液综合含水上升,导致产出水与管杆本体铁接触,产出介质的强腐蚀性导致腐蚀。偏磨表现在抽油机井的生产过程中;腐蚀是偏磨的催化剂,偏磨加剧腐蚀。

梁油田综合含水已达30.3%,对部分油井油样取样分析,产出水具有以下特点:即矿化度高,在0.8~10×104mg/l之间;Cl-含量高,在0.6~6.7×104mg/l之间; pH值低,在5.0~6.9(显弱酸性)。另外部分高含水井CO2和H2S含量高。

6.结蜡的影响

油井结蜡增加了抽油杆的载荷,造成抽油杆断脱。

7.抽油杆材质及其制造质量

抽油杆材质及制造质量的好坏对抽油杆的寿命有较大的影响,抽油杆弯曲度以及锻造缺陷如折叠、分层、结疤、飞刺等,都是抽油杆的疲劳源。

三、治理对策

1.添加高强度旋转扶正器

高强度旋转扶正器分为旋转型和自旋转型两类,以丝扣连接在抽油杆上,拆装方便,也可减少管、杆的磨损。具有结构简单、使用方便、寿命长的特点。今年共添加高强度旋转扶正器 1300件。

2.采用防磨抽油杆

将热固塑尼龙扶正块紧紧卡到抽油杆上,采用“三位六限”形式,它既能防止节箍偏磨,又能防止抽油杆杆体的偏磨。因其结构简单、设计合理,因此不论在定向斜井中均能起到扶正防偏磨作用。

3.旋转井口装置

旋转井口装置是改变油管偏磨位置,延长油管的使用寿命。替代了目前的生产井口,其主要有外壳、油管悬挂器、蜗轮、蜗杆等组成。结构简单,操作容易的特点,可通过地面人力定期、定量转动,带动井下油管串转动来改变井下油管与抽油杆的偏磨面,从而保证油管内外磨损面的均匀分布,达到延长管、杆使用寿命的目的。目前我作业区以下旋转井口46口井。

4.参数优化

在产液量不变的情况下,由短冲程、高冲次改成长冲程、低冲次,增加偏磨面积,减少偏磨次;优化管、杆组合,根据我区油井生产状况,油井泵挂的加深(我区三叠系油井目前平均泵挂为1745米),及时调整杆柱组合,今年调整131井次。

5.投加“三防”药品

针对部分油井含水的上升,管杆腐蚀加重,井口倒加MH-46缓剂蚀,减缓油管杆的腐蚀速度;同时对于井筒结垢严重,井口倒加阻止垢剂,降低杆管间、柱塞与泵间的摩擦力P;对于结蜡井井井口投加清防蜡剂,严重考核井筒加药制度,保证药品投加位。

6.其它治理措施

6.1 在抽油杆底部下加重杆,使抽油杆的中性点下移,减少抽油杆的弯曲。

6.2 合理设计泵下尾管长度,减少油管弯曲。

6.3 通过调整泵挂深度来消除杆柱共振对断脱的影响。

7 存在的问题

7.1 目前梁油田井筒上部偏磨治理不到位,应加大整井防磨的力度。

7.2 抽油杆底部受压弯曲、疲劳断裂没有得到有效遏制。

7.3 泵挂的加深,含水的上升,加剧了抽油杆的故障。

四、结论与认识

1.疲劳断裂和节箍偏磨断脱是梁油田抽油杆失效的主要形式,抽油杆的断脱是多种因素共同作用的结果,主要与抽油杆的井筒井况、超期服役、杆柱设计、制造质量、作业质量有关。

2.防止抽油杆的断脱,是一项长期复杂的系统工种,需要油杆管理,作业施工、杆柱设计、配套工艺等多方面综合治理才能取得较好的效果。

3.随着油田含水的增加、油井井况的恶化,要继续加强管杆断脱防治技术的研究,推广应用机械采油新工艺、新技术,延长检泵周期,提高经济效益。

作者简介:杨振贵,性别:男,籍贯:甘肃庄浪,出生年月:1974年10月14日,单位:长庆油田采油三厂梁采油作业区,职称:工程师,研究方向:油田开发。