低渗透油田油井偏磨机理研究与防治对策

低渗透油田油井偏磨机理研究与防治对策
摘要：对低渗透油田抽油机井常见的偏磨现象进行了分析，并提出了适合该类型油田抽油机机井的防偏磨治理措施，对治理低渗透油田的油井杆管偏磨现象有一定的借鉴意义。

关键词：偏磨，特低渗透，防治对策
Abstract: in low permeable oil fields well pumping unit of the common phenomenon eccentric wear are analyzed, and put forward the suitable for this type of motor-pumped Wells pumping oil field anti-eccentrically worn management measures of low permeability oil field management of the oil Wells stem tube eccentric wear is of certain reference to the phenomenon.
Keywords: eccentric wear, special low permeability, prevent and control countermeasures
一、引言
抽油机井杆管偏磨是国内外各大油田普遍存在的问题。

特别对于进入中后期开采阶段的油田，偏磨井数逐年增加。

由于杆管的偏磨，加速了杆、管、泵的损坏，增加了检泵作业工作量和采油成本，影响了油田的开发。

因此，为了维持油田的正常生产，提高经济效益，研究解决抽油杆与油管的偏磨问题有着重大的实际的意义。

本文就杆管偏磨的现象和机理进行了深入的探讨，并结合目前国内外各种防偏磨技术提出了有效防治偏磨的措施。

二、低渗透杆管偏磨机理探讨
在有杆泵抽油井的生产过程中杆管偏磨是一个普遍存在的问题，造成油井杆管偏磨的原因主要有井身结构，杆、管弹性变形和采油工艺技术特性三种情况。

1、井身结构的影响
一口实钻井的井眼轴线是一条三维空间曲线。

根据井眼轨迹剖面，油井的井眼轨迹可分为直井段、增斜段、降斜段和稳斜段。

在油井的直井段和稳斜段井斜变化率较小、井眼相对光滑、曲率和挠率较小，由于油管、抽油杆本身具有弹性和刚性，在无“狗腿”的情况下，作用在抽油杆柱上的支反力就较小，这时杆管的偏磨现象也就较小；在增斜段和降斜段，随着井斜变化率的增大，井眼弯曲段曲率和挠率值变大，因而作用在抽油杆柱上的支反力就较大，抽油杆柱的偏磨现象就严重。

2、杆、管的弹性变形的影响
有杆泵井柱塞上下活动一次叫做一个冲程，泵在一个冲程的阶段内完成进液和排液的过程，如此周而复始，实现抽油的目的。

在上冲程过程中，抽油杆带着柱塞向上运动，随着游动凡尔的关闭和固定凡尔的打开，原来作用在油管上的液柱压力通过柱塞转移到抽油杆上，从而引起抽油杆的弹性伸长，同时压缩力呈现在油管下部，下部油管发生螺旋屈曲，油管屈曲使整个油管柱呈现螺旋状，加剧了抽油杆对油管的摩擦。

在下冲程过程中，抽油杆带着柱塞向下运动，抽油杆柱承受液注中的重力、杆柱与液体之间的摩擦力、泵筒与柱塞之间的半干摩擦力，液体通过游动凡尔的阻力等，由于受到各种力的作用，使抽油杆上部受拉，底部受压，在抽油杆柱某深度部位出现受拉与受压的平衡点，此时该点的轴向应力为零，中和点以下的抽油杆由于受综合阻力的作用抽油杆发生局部屈曲失稳，由于油管和扶正器对其屈曲半径的限制作用，使得抽油杆的这种屈曲形状表现为正弦屈曲，产生弯曲应力，造成杆管偏磨。

3、采油工艺技术特性的影响
由于抽油杆柱组合的变化，其自身的截面参数也将发生相应的变化，抽油杆柱的受压失稳程度和横向弯曲程度以及杆柱的中和点发生的变化也不同，而抽油杆柱匹配强度抽油杆必须是上大下小，处于中和点以下的底部较细的抽油杆容易发生失望变形，此外，管柱的结构与油管、抽油杆的约束条件，决定了杆管无法完全处于自由状态，其杆管的接触摩擦损伤不可避免。

4、生产参数(冲程、冲次)的影响
在理想状态下，抽油杆全部重量应该加载在抽油机驴头上，上下冲程换向时抽油杆下行速度与驴头速度同步，抽油杆处于拉伸状态，但是在实际生产过程中，为了提高油井产液能力，由于生产参数不合理，抽油杆下行受到井液的阻尼作用和杆管以及柱塞与泵筒的摩擦阻力，相当一部分油井由于冲次过快，抽油杆下行速度滞后于驴头运动速度，造成中和点以下的抽油杆几乎全部处于受压状态，产生失稳弯曲变形和横向弯曲变形，变形的抽油杆与油管发生接触摩擦，进一步加剧了油井的偏磨。

5、油井产液的影响
(1)含水的影响
随着油田进入高含水开采期，当油井含水大于75%时产出液换相，由油包水型转换为水包油型。

管杆表面失去了原油的保护，产出水直接接触金属，腐蚀速度增大。

润滑剂由原油变为产出水, 失去原油润滑作用, 井液含水增加的同时，
比重也在增加，同时管杆接触面的润滑系数也在大幅度地降低，上行载荷明显增加，下行阻力无形加大，在增加抽油机驴头载荷的同时，也加剧了抽油杆的受力状况和变形程度，油管内壁和抽油杆磨损速度加快，偏磨加剧。

致使管杆接触摩擦偏磨损伤与开采初期和低含水期相比越来越严重。

(2)结蜡的影响
油井产液含蜡量的大小也时刻影响着杆、管偏磨的程度，若油井产液含蜡量较高，产生的蜡晶初期附着在杆管壁上，若无法及时有效的清理，随着结晶的增大，杆、管之间的环形空间也越来越小，这一就更加加剧了杆管偏磨的程度。

三、低渗透油田油井杆管偏磨治理措施
目前，国内外在防偏磨措施的研究大致有杆管结构材质研究、杆管防磨涂层、管杆旋转及各种扶正器，另外还有使用无油管、空心抽油杆、防偏抽油泵等新技术、新工艺的。

1、杆管结构材质及防磨涂层
HDPE(高密度聚乙烯)塑料内衬油管是通过改变油管结构提高油管防偏磨性能。

其结构是在普通油管内嵌入一根HDPE 管，与金属管相比，HDPE 管具有质轻、耐腐、耐磨、不生锈、导热系数低、摩擦因数低等优点。

HDPE内衬油管结构如图3-1。

但是加装内衬管后，导致内径减小,需采取适当措施以保证井下工具的正常使用；HDPE的耐温有限，对下入深度有要求；其价格昂贵，约是普通油管的1.7倍。

所以使用有一定的局限性。

2、油管锚定技术
数值模拟和矿场实践证明，使用油管锚锚定油管可提高冲程利用率5%左右，同时也可以有效减轻油管螺纹的磨损。

将油管锚连接在泵上2-3根油管上以防止油管上下窜动，可以减小油管伸缩造成的冲程损伤，同时减少油管与抽油杆的摩擦损失，从而提高泵效，增加原油产量。

3、优化油井生产参数
在保证油井产液量的前提下，尽量采用大泵径、长冲程、慢冲次的生产参数，以有效减缓偏磨。

4、做好地面维护管理工作
对于结蜡严重的油井可采取蒸汽洗井的方式进行清蜡，即避免了洗井液量过大造成的压井又保护了油藏，可有效减缓偏磨。

四、结论
通过研究国内外关于抽油杆、管偏磨方面的文献，并参照一些现场经验，对当前抽油杆、管偏磨的成因和各种防偏磨措施进行综述与对比表明，抽油杆与油管偏磨腐蚀的主要原因是井斜、抽油杆柱弯曲、高含水和产出液的强腐蚀性。

总结本文，得到以下几点认识：
选取适当排量的潜油电泵、潜油螺杆泵代替抽油机井。

与其寻找解决抽油机井的偏磨问题，不如直接改用潜油电泵、潜油螺杆泵技术，没有了抽油管杆，也就不会出现偏磨的问题，从根本上解决了管杆的偏磨问题。

抽油杆尼龙扶正器、双向保护接箍，抗磨副、加重杆、光杆密封器、抽油杆旋转器都只能适当延缓管杆偏磨，延长管杆的使用寿命，不能从根本上彻底解决管杆偏磨问题，如能结合油井自身特点配套使用，充分利用各工具的优点，效果将更好。

从采油七队的使用情况来看，底部加加重杆，同时根据油井具体情况，每一到两根油管接扶正器，这样防偏磨的效果比较好。

钢质连续抽油杆耐磨性能性高，强度大，而且连续杆无接箍，大大减少杆管偏磨影响，日后可以尝试在斜井、水平井中推广使用。

总之，偏磨成因及防偏磨措施有多种多样，没有一种防偏磨措施能从根本上解决任何成因的偏磨，而且每种防偏磨措施适用场合也不相同。

有效的防偏磨措施应是在弄清楚偏磨成因的前提下，采用与偏磨成因相对应的有效防偏磨措施。