抽油杆偏磨原因分析与治理效果分析
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摘要：通过对孤岛采油厂孤一油藏经营管理区25口抽油井抽油杆偏磨状况调查，发现造成抽油杆偏磨的主要因素有井身结构、封隔器座封、交变载荷、产出液腐蚀等。因此制定了防止和减轻偏磨的技术对策，即改进抽油杆扶正器的结构和材质；采用座封吨位控制器和低负荷封隔器；配置加重杆和抽油杆旋转装置；采用长冲程、慢冲次的抽油机生产参数及加强现场监控等，取得了较好的治理效果。
关键词：抽油杆 偏磨原因 治理效果
0 引言
在有杆泵抽油系统中，抽油杆和油管的偏磨不仅降低抽油杆的强度， 造成抽油杆断裂， 而且还会磨穿油管壁，造成油管漏失，影响油井的正常生产。据2011年统计，孤一油藏经营管理区有116口作业井全年生产时间不足200天，其中因抽油杆偏磨造成的杆断和油管漏失井有45口，占38.8%。抽油杆偏磨已成为影响抽油井正常生产的一个重要原因，非常有必要对造成偏磨的原因进行分析，从而采取相应的治理措施，保障抽油井的正常生产。
1 抽油杆偏磨现状
2011年5-10月，对孤一油藏经营管理区抽油井进行调查，发现45口抽油井存在抽油杆偏磨现象，在每根抽油杆上都可以看到磨损的痕迹，其中抽油杆接箍或本体被磨去2mm以上的严重偏磨井有12 口，占26.6 %。直井和泵挂在造斜点以上的斜井中严重偏磨井所占比例较低，为46.8%；泵挂在造斜点以下的斜井中严重偏磨井所占比例高，为87.2 %。
从偏磨的深度范围来看，无论直井还是斜井，抽油杆偏磨多发生在杆柱底部泵上400m的范围内， 在12口严重偏磨井中，有10口井的偏磨发生在这一范围内，占83.3%；2口泵在造斜点以下的斜井中， 造斜点附近100 m 范围内的偏磨较其他部分严重。
从偏磨的部位上看，相邻抽油杆偏磨的部位一般在同一侧，抽油杆接箍比本体偏磨严重。据统计，在12口偏磨严重的油井中，抽油杆接箍全部存在偏磨，而本体偏磨严重的仅占24.2%，接箍磨损严重的杆段所对应的油管都存在明显磨损。从偏磨的形貌看，抽油杆表现为抽油杆接箍或本体一侧被磨平， 严重者可将抽油杆公扣磨平；油管表现为内壁被磨出一条平行于轴心的凹槽，甚至被磨出多条裂缝。
2 抽油杆偏磨原因分析
2.1 井身结构的影响
在斜井中，其井身结构与垂直方向有一定的角度，如果抽油泵在造斜点以下，泵上油管会随着套管一起弯曲，导致抽油杆与油管发生摩擦。即使是直井，因目前的钻井技术不可能保证井身完全垂直， 套管在某一段也会出现弯曲的现象， 当油管下入后随着套管弯曲，从而造成杆管之间的摩擦。
2.2 封隔器座封的影响
孤一油藏经营管理区有80%的油井带封隔器生产，同时为提高抽油系统的稳定性，需要对油管底部进行锚定。而封隔器座封和油管锚定都需要一定的座封重力，会导致油管弯曲；并且座封重力愈大， 油管弯曲程度愈大，偏磨也就愈严重。统计表明，随着封隔器级数的增加，座封重力增加，油管和抽油杆偏磨井所占的比例也同时增加（表1）。
2.3 交变载荷的影响
下冲程时，由于抽油杆和活塞受油管中液体阻力的影响，杆柱上、下受力不一致，在抽油杆柱上形成一个受力中合点，中合点上部杆柱受向上的拉力，中合点下部杆柱受向下的压力，受压的部分杆柱就会发生弯曲变形，与油管发生偏磨。
2.4 重复摩擦
由于抽油杆和油管在工作中基本上不发生转动，抽油杆有规律地重复运动，造成油管和抽油杆总是同一方向、同一部位上发生摩擦，很容易造成摩擦部位的油管和抽油杆失效。调查中发现，多数抽油杆接箍从一侧看是完好的，而另一侧却严重磨损。
2.5 产出液性质的变化
孤岛油田综合含水率已高达94.65%，油井产出液性质与开发初期相比发生了巨大变化。当油井产出液含水率大于74 % 时，产出液开始换相，由油包水型转变为水包油型，油管和抽油杆之间的介质由原油变成了水，性能大大降低，加快了油管和抽油杆之间的磨损。
3.1 设计新型井下工具
通过研究，共设计了三种井下工具：①油管锚全井生产管柱；②低座封负荷封隔器配套管柱；③油管锚与普通封隔器配套管柱。
3.2 改进抽油杆扶正器的结构和材质
根据调查结果，一是淘汰了防偏磨性能差的金属滚轮扶正器；二是在结构上将原来的分体式改成了接箍式和短节式，并对材质进行了改进。改进后的抽油杆扶正器已应用38口井，有效期平均延长4个月，油井免修期平均延长69 天。
3.3 应用加重杆
在杆柱底部配置一部分加重杆，改善杆柱受力状况，使杆柱在上下冲程中始终处于受拉状态，减轻因交变载荷引起的抽油杆弯曲变形。已应用26口井，起到了较好的防偏磨效果。
3.4 安装旋转装置
在抽油杆和油管上分别安装旋转装置，定期转动油管和抽油杆，防止油管和抽油杆在同一方向上重复摩擦，可有效减轻偏磨的危害，延长抽油井正常生产时间。已应用油管旋转装置36 套，抽油杆旋转装置37 套，也取得了较好的效果。
3.5 调整生产参数
在满足油井产液量要求的前提下，尽量采用长冲程、慢冲次的抽油机生产参数，引进了4.2m 以上的长冲程抽油机。抽油机冲程利用率已经由2003年的92 % 提高到2012年的97 % 以上，冲次由2003年的6.5 次/ m in 降到2012年的4.8 次/ min。
3.6 加强现场监控
加强对油井作业的现场监控，准确掌握油管和抽油杆偏磨的情况，及时采取有效的防偏磨措施。建立油井作业描述台帐和抽油杆单井档案，对每口作业井进行跟踪描述，记录油管和抽油杆偏磨的部位、深度、磨损程度，以及油管和抽油杆更换情况和采取的防偏磨措施。
4 结论
优化生产管柱、旋转油管和抽油杆、优化生产参数、应用加重杆是减轻抽油杆偏磨的有效措施。同时通过加强管理，针对抽油井具体情况采取综合治理措施才能达到最佳防偏磨效果。
参考文献
[1] 刘立涛等 抽油杆和油管偏磨腐蚀的研究进展 《河南石油》 2006 第2期
[2]于书喜 旋转防偏磨抽油杆接箍的研究设计 《石油天然气学报》 2010 第2期
作者简介：王顺艳（1975.04-），女，采油技师，孤岛采油厂孤一油藏经营管理区108站资料员。
- 抽油机节能