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[摘 要]抽油机井柱塞偏磨是国内外各油田普遍存在的问题，柱塞偏磨加速了管杆泵的损坏，增加了检泵作业工作量和采油成本，影响了油田的开发。影响柱塞偏磨的因素很多，现有柱塞防偏磨技术不够成熟，不能有效的达到预防柱塞偏磨的目的。本文综合分析偏磨的影响因素的基础上对柱塞防偏磨措施进行研究，从而达到提高抽油泵寿命的目的。
[关键词]抽油泵 柱塞偏磨 因素 防范
中图分类号：TE833 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0019-01
1.抽油泵柱塞偏磨的影响因素
1.1 采油工艺对偏磨的影响
抽油泵的工作原理决定了柱塞与泵筒摩擦的必然性，泵的工作过程可以分为上冲程和下冲程两个过程，在这两个过程中，柱塞与泵通必然会有相对位移，柱塞和泵筒之间只存在轴向相对移动，它们之间的接触位置在圆周方向上是不变的。一旦柱塞与泵筒之间的某一接触面出现偏磨，随着抽油泵的继续工作，这一磨损面将继续扩大，使漏失量增加，最终导致抽油泵失效。
1.2 生产参数对偏磨的影响
1.2.1 抽汲参数的影响
为了保证和提高产量，生产参数（冲程、冲次）应该充分利用抽油机的最大能力，也就是长冲程、高冲次，但是增加产量的同时，也加剧了柱塞偏磨，特别是高冲次影响更为严重。所以应该根据实际选择合适的抽汲参数。
1.2.2 沉没度的影响
沉没度较低时，沉没压力较低，不但原油容易脱气而且导致井筒内温度降低，采出液在泵的吸入口处，甚至在泵筒及井筒内析蜡、结蜡严重。同时因脱气大量轻质成分析出，采出液粘度上升，抽油杆柱下冲程受到的阻力急剧增加，柱塞受到的阻力也增加，加剧柱塞偏磨。
1.3 产出液的腐蚀性对偏磨的影响
1.3.1 产出水具有较强的腐蚀性
产出水中含二氧化碳，硫化氢和铁质， CO2含量越高，产出水中产出的H+越多，PH值越低。产出水显弱酸性，腐蚀性强。据资料介绍，CO2气体存在时，在60℃～90℃范围内，油井腐蚀最严重。同时，产出水中H2S与铁反应生成FeS和H2，对柱塞产生氢脆腐蚀。
1.3.2 偏磨和腐蚀的协同效应
偏磨和腐蚀并不是简单的叠加，而是相互作用、相互促进，二者结合具有更大的破坏性。柱塞一旦发生偏磨，表面就会产生热能，使管杆表面铁分子活化，而产出液具有强腐蚀性，使偏磨处优先被腐蚀。由于偏磨处表面活化，成为电化学腐蚀的阳极，形成了大阴极小阳极的电化学腐蚀，而产出液是强电解质，具有强腐蚀性，对电化学腐蚀起到一个催化作用，更加剧了腐蚀。同时由于腐蚀，使柱塞偏磨表面粗糙，造成更严重的磨损，如此恶性循环，促使腐蚀偏磨加剧。
1.4 井身结构对偏磨的影响
在实际的钻井过程中，很难得到理想的垂直井眼，实际的井眼轨迹与垂直方向都会成一定的角度，这样就会造成柱塞在上下运动的过程中柱塞的下表面始终与泵筒的内表面接触产生摩擦。
2.防偏磨措施研究
从油井杆管偏磨机理分析，我们得出减缓偏磨的宏观思路，即防止管柱弯曲，减少杆柱受压，减少腐蚀和结蜡，采用合理的工作制度及减磨措施等，从而制定出以下減少偏磨的综合配套措施，以下几个方面采取综合措施对油井的偏磨进行综合治理。
2.1 杆柱的有效扶正
杆管偏磨，采用杆柱的有效扶正，目前仍然是最有效的措施之一，目前使用的扶正器主要有，各类尼龙式扶正器和金属滚轮式扶正器，从使用的情况看，一般采用扶正器全井扶正，原则上每根抽油杆加装1个扶正器，无论是卡装式还是注塑式，扶正器的方向必须一致。扶正器都在抽油杆上部时，活塞上第二根杆下部必须卡装一个扶正器；扶正器都在抽油杆下部时，光杆下第一根抽油杆上部必须卡装一个扶正器，若使用金属滚轮式扶正器，一般应根据油井的扶正要求设计安装间距。各类尼龙式扶正器和金属滚轮式扶正器存在不足，各类尼龙式扶正器使用寿命较短，有的强度较低，使用过程中易碎裂，有时造成卡泵，同时，由于使用寿命较短，尼龙扶正器本体磨损后，仍然造成抽油杆接箍和本体与油管偏磨。金属滚轮式扶正器虽然使用寿命较长，但对油管磨损较重，当滚轮被卡死时，很快就会磨穿油管。
针对目前各类扶正器存在的不足，人们开发了新的抽油杆扶正器，即： 弹性抽油杆扶正器、多功能自由式抽油杆扶正器、HW型管杆自动扶正防偏磨装置、KZY扶正器。扶正节箍是在抽油杆节箍上增加了扶正防偏磨尼龙体。其主要特点是拆装方便，扶正效果好，适用于抽油杆柱下部因压缩弯曲的防偏磨；而在中性点上部，使用寿命较短。
2.2 旋转抽油杆防偏磨
在有杆泵抽油系统中，不论是直井还是斜井，抽油杆和油管都是在接触中相对运动，因此，抽油杆与油管之间存在着不可避免的磨损，也就是偏磨问题。偏磨使抽油杆在圆周上的位置不动，因此，造成油管和抽油杆在圆周上只有一个侧面被磨损。偏磨使抽油杆局部被磨损后不能使用，造成油井抽油杆断脱作业。在现有技术情况下采用抽油杆旋转装置，让抽油杆整个圆周都参加磨损，避免抽油杆磨损，从而成倍延长抽油杆的磨损时间。在抽油杆偏磨的井上，会同时出现抽油泵活塞偏磨的问题，安装抽油杆旋转装置后，抽油杆旋转时，还可带动抽油泵的活塞旋转，从而提高抽油杆、抽油泵的使用寿命，延长油井免修期。
（1）防偏磨原理
抽油杆防偏磨原理是：通过抽油杆旋转机构实现360度均匀磨损，即通过抽油机驴头到达下死点给旋转机构一个向上的力，使旋转器顺时针间歇匀速旋转，通过摩擦力带动抽油杆顺时针旋转，确保抽油杆扶正器和接箍磨损均匀。抽油杆旋转使抽油杆与油管接触部分位置不断地改变，从而达到抽油杆及接箍均匀磨损，提高抽油杆寿命的目的。
（2）减振原理
当抽油机驴头到下死点时，抽油杆有向下的最大惯性力；驴头上行时，游动阀关闭，液柱载荷由油管转移到抽油泵柱塞上。向下的最大惯性力与转移的液柱载荷均以冲击载荷的形式作用在抽油杆柱上，因此抽汲过程中杆柱产生多次振动。为改善抽油杆受力状态，改善其工作条件，利用液压弹簧和机械弹簧并联，当载荷增大并联弹簧被压缩，吸收能量，卸载时并联弹簧恢复而释放能量的特性，抑制抽油杆振动，降低抽油杆柱所受冲击载荷幅值，减少动载峰值，延长抽油杆寿命，同时增加抽油泵柱塞的冲程，增加泵的产量。
2.3 从管柱角度考虑的防偏磨措施
（1）油管锚定
在上冲程中，下部油管柱在内压及轴压的作用下，有可能发生正弦弯曲或螺旋失稳弯曲。这种情况一般表现为全井偏磨，对其进行油管锚定取得了很好的效果。
（2）油管旋转装置
对于难以解决的杆管偏磨问题，我们使用了旋转井口，将杆管之间的线摩擦通过油管的旋转变为面摩擦，让油管全方位摩擦，以延长油管寿命。
在有杆泵抽油系统中，不论是直井还是斜井，抽油杆和油管都是在接触中相对运动，因此，抽油杆与油管之间存在着不可避免的磨损。由于油管抽油杆的接触点在圆周上的位置是不动的，因此，造成油管和抽油杆在圆周上只有一个侧面被磨损，采用油管旋转装置，使油管在生产过程中自动旋转，让油管整个圆周都参加摩擦，避免油管磨损，从而成倍延长油管的磨损时间，提高油管的使用寿命；可使用于泵上无油管锚的井。
（3）旋转井口装置
旋转井口装置是旋转井口萝卜头改变井下油管偏磨侧面以延长油管寿命而开发的新型井口装置，它具有结构简单，操作容易、省力的特点。该装置井口转动32圈，井下油管转动1圈，可以通过地面人力每7天转动1圈井口来改变井下油管偏磨面，使磨损面均匀分布，从而达到延长油管使用寿命的目的。
3.结论与认识
通过分析柱塞偏磨影响因素可以看出，导致柱塞偏磨的主要原因是柱塞与泵筒总在同一部位发生磨损。常规的防偏磨措施已经达不到有效的防偏磨效果，需要我们不断的研究和实践来发现更多的有效措施。
参考文献
[1] 孙双；长塞环封抽油泵防偏磨旋流扶正器设计[J]；石油矿场机械；2010年03期.
[2] 汪建华；抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失量计算的新公式[J]；石油矿场机械；2009年03期.
[关键词]抽油泵 柱塞偏磨 因素 防范
中图分类号：TE833 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0019-01
1.抽油泵柱塞偏磨的影响因素
1.1 采油工艺对偏磨的影响
抽油泵的工作原理决定了柱塞与泵筒摩擦的必然性，泵的工作过程可以分为上冲程和下冲程两个过程，在这两个过程中，柱塞与泵通必然会有相对位移，柱塞和泵筒之间只存在轴向相对移动，它们之间的接触位置在圆周方向上是不变的。一旦柱塞与泵筒之间的某一接触面出现偏磨，随着抽油泵的继续工作，这一磨损面将继续扩大，使漏失量增加，最终导致抽油泵失效。
1.2 生产参数对偏磨的影响
1.2.1 抽汲参数的影响
为了保证和提高产量，生产参数（冲程、冲次）应该充分利用抽油机的最大能力，也就是长冲程、高冲次，但是增加产量的同时，也加剧了柱塞偏磨，特别是高冲次影响更为严重。所以应该根据实际选择合适的抽汲参数。
1.2.2 沉没度的影响
沉没度较低时，沉没压力较低，不但原油容易脱气而且导致井筒内温度降低，采出液在泵的吸入口处，甚至在泵筒及井筒内析蜡、结蜡严重。同时因脱气大量轻质成分析出，采出液粘度上升，抽油杆柱下冲程受到的阻力急剧增加，柱塞受到的阻力也增加，加剧柱塞偏磨。
1.3 产出液的腐蚀性对偏磨的影响
1.3.1 产出水具有较强的腐蚀性
产出水中含二氧化碳，硫化氢和铁质， CO2含量越高，产出水中产出的H+越多，PH值越低。产出水显弱酸性，腐蚀性强。据资料介绍，CO2气体存在时，在60℃～90℃范围内，油井腐蚀最严重。同时，产出水中H2S与铁反应生成FeS和H2，对柱塞产生氢脆腐蚀。
1.3.2 偏磨和腐蚀的协同效应
偏磨和腐蚀并不是简单的叠加，而是相互作用、相互促进，二者结合具有更大的破坏性。柱塞一旦发生偏磨，表面就会产生热能，使管杆表面铁分子活化，而产出液具有强腐蚀性，使偏磨处优先被腐蚀。由于偏磨处表面活化，成为电化学腐蚀的阳极，形成了大阴极小阳极的电化学腐蚀，而产出液是强电解质，具有强腐蚀性，对电化学腐蚀起到一个催化作用，更加剧了腐蚀。同时由于腐蚀，使柱塞偏磨表面粗糙，造成更严重的磨损，如此恶性循环，促使腐蚀偏磨加剧。
1.4 井身结构对偏磨的影响
在实际的钻井过程中，很难得到理想的垂直井眼，实际的井眼轨迹与垂直方向都会成一定的角度，这样就会造成柱塞在上下运动的过程中柱塞的下表面始终与泵筒的内表面接触产生摩擦。
2.防偏磨措施研究
从油井杆管偏磨机理分析，我们得出减缓偏磨的宏观思路，即防止管柱弯曲，减少杆柱受压，减少腐蚀和结蜡，采用合理的工作制度及减磨措施等，从而制定出以下減少偏磨的综合配套措施，以下几个方面采取综合措施对油井的偏磨进行综合治理。
2.1 杆柱的有效扶正
杆管偏磨，采用杆柱的有效扶正，目前仍然是最有效的措施之一，目前使用的扶正器主要有，各类尼龙式扶正器和金属滚轮式扶正器，从使用的情况看，一般采用扶正器全井扶正，原则上每根抽油杆加装1个扶正器，无论是卡装式还是注塑式，扶正器的方向必须一致。扶正器都在抽油杆上部时，活塞上第二根杆下部必须卡装一个扶正器；扶正器都在抽油杆下部时，光杆下第一根抽油杆上部必须卡装一个扶正器，若使用金属滚轮式扶正器，一般应根据油井的扶正要求设计安装间距。各类尼龙式扶正器和金属滚轮式扶正器存在不足，各类尼龙式扶正器使用寿命较短，有的强度较低，使用过程中易碎裂，有时造成卡泵，同时，由于使用寿命较短，尼龙扶正器本体磨损后，仍然造成抽油杆接箍和本体与油管偏磨。金属滚轮式扶正器虽然使用寿命较长，但对油管磨损较重，当滚轮被卡死时，很快就会磨穿油管。
针对目前各类扶正器存在的不足，人们开发了新的抽油杆扶正器，即： 弹性抽油杆扶正器、多功能自由式抽油杆扶正器、HW型管杆自动扶正防偏磨装置、KZY扶正器。扶正节箍是在抽油杆节箍上增加了扶正防偏磨尼龙体。其主要特点是拆装方便，扶正效果好，适用于抽油杆柱下部因压缩弯曲的防偏磨；而在中性点上部，使用寿命较短。
2.2 旋转抽油杆防偏磨
在有杆泵抽油系统中，不论是直井还是斜井，抽油杆和油管都是在接触中相对运动，因此，抽油杆与油管之间存在着不可避免的磨损，也就是偏磨问题。偏磨使抽油杆在圆周上的位置不动，因此，造成油管和抽油杆在圆周上只有一个侧面被磨损。偏磨使抽油杆局部被磨损后不能使用，造成油井抽油杆断脱作业。在现有技术情况下采用抽油杆旋转装置，让抽油杆整个圆周都参加磨损，避免抽油杆磨损，从而成倍延长抽油杆的磨损时间。在抽油杆偏磨的井上，会同时出现抽油泵活塞偏磨的问题，安装抽油杆旋转装置后，抽油杆旋转时，还可带动抽油泵的活塞旋转，从而提高抽油杆、抽油泵的使用寿命，延长油井免修期。
（1）防偏磨原理
抽油杆防偏磨原理是：通过抽油杆旋转机构实现360度均匀磨损，即通过抽油机驴头到达下死点给旋转机构一个向上的力，使旋转器顺时针间歇匀速旋转，通过摩擦力带动抽油杆顺时针旋转，确保抽油杆扶正器和接箍磨损均匀。抽油杆旋转使抽油杆与油管接触部分位置不断地改变，从而达到抽油杆及接箍均匀磨损，提高抽油杆寿命的目的。
（2）减振原理
当抽油机驴头到下死点时，抽油杆有向下的最大惯性力；驴头上行时，游动阀关闭，液柱载荷由油管转移到抽油泵柱塞上。向下的最大惯性力与转移的液柱载荷均以冲击载荷的形式作用在抽油杆柱上，因此抽汲过程中杆柱产生多次振动。为改善抽油杆受力状态，改善其工作条件，利用液压弹簧和机械弹簧并联，当载荷增大并联弹簧被压缩，吸收能量，卸载时并联弹簧恢复而释放能量的特性，抑制抽油杆振动，降低抽油杆柱所受冲击载荷幅值，减少动载峰值，延长抽油杆寿命，同时增加抽油泵柱塞的冲程，增加泵的产量。
2.3 从管柱角度考虑的防偏磨措施
（1）油管锚定
在上冲程中，下部油管柱在内压及轴压的作用下，有可能发生正弦弯曲或螺旋失稳弯曲。这种情况一般表现为全井偏磨，对其进行油管锚定取得了很好的效果。
（2）油管旋转装置
对于难以解决的杆管偏磨问题，我们使用了旋转井口，将杆管之间的线摩擦通过油管的旋转变为面摩擦，让油管全方位摩擦，以延长油管寿命。
在有杆泵抽油系统中，不论是直井还是斜井，抽油杆和油管都是在接触中相对运动，因此，抽油杆与油管之间存在着不可避免的磨损。由于油管抽油杆的接触点在圆周上的位置是不动的，因此，造成油管和抽油杆在圆周上只有一个侧面被磨损，采用油管旋转装置，使油管在生产过程中自动旋转，让油管整个圆周都参加摩擦，避免油管磨损，从而成倍延长油管的磨损时间，提高油管的使用寿命；可使用于泵上无油管锚的井。
（3）旋转井口装置
旋转井口装置是旋转井口萝卜头改变井下油管偏磨侧面以延长油管寿命而开发的新型井口装置，它具有结构简单，操作容易、省力的特点。该装置井口转动32圈，井下油管转动1圈，可以通过地面人力每7天转动1圈井口来改变井下油管偏磨面，使磨损面均匀分布，从而达到延长油管使用寿命的目的。
3.结论与认识
通过分析柱塞偏磨影响因素可以看出，导致柱塞偏磨的主要原因是柱塞与泵筒总在同一部位发生磨损。常规的防偏磨措施已经达不到有效的防偏磨效果，需要我们不断的研究和实践来发现更多的有效措施。
参考文献
[1] 孙双；长塞环封抽油泵防偏磨旋流扶正器设计[J]；石油矿场机械；2010年03期.
[2] 汪建华；抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失量计算的新公式[J]；石油矿场机械；2009年03期.