抽油机井管杆防偏磨技术应用效果分析

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  摘要:杆管偏磨一直是影响孤东采油厂抽油机井检泵作业的主要原因。随着油田进入中后期开发,综合含水达95%以上,使机采井杆管偏磨现象愈加严重,缩短了杆管使用寿命。本文系统分析了孤东油田抽油井管杆偏磨腐蚀原因,对目前各种管杆偏磨腐蚀工艺进行论述比较,对今后管杆偏磨防治工作有一定的借鉴意义。
  关键词:抽油杆;偏磨;因素;效果分析
  1.  抽油井管杆偏磨产生的危害
  孤东采油厂开发的油田具有构造复杂、油藏类型多、储层岩性复杂、渗透率差异大等特征。由于地质条件先天性不足,开发过程中存在着油层改造难度大,费用高,单井产量低,目前,单井平均日产原油不到4吨,注水压力高,深抽井多,桿管偏磨严重等问题,全厂油井开井990口,其中抽油机井920口,根据历年来现场作业井资料统计,近420口油井有偏磨现象,300口油井偏磨严重,每年都导致油管、抽油杆的大量报废,作业费用居高不下,平均年维护作业600井次,维护费用3000多万元。
  2.  影响抽油井管杆偏磨的因素分析
  在有杆抽油系统中,抽油杆在油管中的运动及油管自身的运动情况非常复杂,这种运动会引起抽油杆与油管内壁的剧烈摩擦,致使抽油杆本体及接箍磨穿,油管磨损裂缝,造成杆管报废。
  随着近年来油管泄油锚的应用,在高含水期,基本上是由于大泵和高参数的影响,致使了躺井的频繁,检泵周期的缩短,即使把泵上油管锚定,但在游动凡尔关闭,固定凡尔打开时,油管向上运动发生螺旋弯曲,抽油杆下行时螺旋弯曲上行摩擦,也会引起抽油杆接箍与油管内壁的摩擦。在油管锚定且处于拉伸状态下,柱塞下行中抽油杆螺旋弯曲也会造成管杆偏磨,而且这种弯曲、偏磨通常发生在泵以上几百米的管柱范围内。
  该类井平均泵径80.8mm,平均泵深737.2m,平均液量102.8t/d,平均动液面659.5m,平均冲次7.6次(高于平均冲次6.8次),平均沉没度100.3m,平均检泵周期226d,平均矿化度9905mg/l。
  从以上的数据来看,大泵高参数就成了躺井的主要原因,从GO7-40-306看,两次躺井相隔时间短,调参之后沉没度下降了284m,另外该井的矿化度很高,因此在这类井的共性就是大泵-高参数-液量高-井下工具疲劳躺井。近年来,斜井、侧钻井、水平井数量大增。在此类井中,管、杆的对中更为困难,管杆偏磨更为严重。目前,油田普遍使用的是CYB250井口装置,所使用的大四通是自喷井250型采油树下部的大四通,虽然安装简便,但不能解决抽油杆与油管对中问题,一旦抽油机底座固定,调中就很困难,偏心、光杆与防喷盒不对中现象的存在,加剧了管杆偏磨。
  3.  抽油机井管杆防偏磨技术应用效果分析
  3.1     抽油杆扶正器与抽油杆双向防偏磨接箍工艺
  抽油杆扶正器有硬质塑料和钢质两种,硬质塑料扶正器、钢质扶正器通过配合上在抽油杆公扣与接箍之间,通过丝扣直接连接在两根抽油杆之间,由于其外径比抽油杆接箍稍粗,自身先与油管内壁接触偏磨,待扶正器或滚动接箍磨蚀到一定程度后,抽油杆接箍才与油管内壁接触、偏磨。
  优点:重量轻、体积小,成本低,安装简单,能延缓抽油杆接箍的偏磨,延长抽油杆的使用寿命,几年来一直在油田开发中广泛使用,并起到了一定的积极作用。抽油杆双向防偏磨接箍是由表面度了一层防偏磨材料,表面光滑耐磨,两头有倒角,管杆相互摩擦时起到保护接箍与油管内壁的磨损,延长油井生产周期一延长接箍与油管寿命。
  3.2     内衬油管与镀钨基抽油杆工艺
  内衬油管原理结垢:内衬油管就是在油管内部镶衬上防腐蚀材料,起到防腐耐磨作用,镀钨基抽油杆就是在抽油杆外部镀上一层防腐材料,起到防腐耐磨作用,两种同时应用能有效地杜绝腐蚀偏磨,延长生产周期,延长使用寿命。
  2016年9月GO7-40-315躺井原因管漏关,检下83长泵500m,解剖起出原井杆节箍腐蚀偏磨严重,70活塞下凡尔刺坏5×5cm洞,泵上第30根油管公扣偏磨穿漏,油管内壁腐蚀偏磨严重,根据解剖情况本井腐蚀偏磨严重,及时联系工艺所换泵上76mm加厚内衬新油管53根500m,换镀新钨抽油杆,泵下装防腐药剂,9.18日开井,以3×6.2开井日液141.2t/d,日油5.0t/d,含水96.4%,比修前液量油量都增加,参数降低2.8次,通过地
  面设备、地层生产情况、井筒管柱,对方案进行论证,由原来的70泵550m下83长泵500m,地面设备由原来的8型机换12型抽油机,参数由原来的3×9,调整参数为4.2×6.2,达到四升一降,泵径升级、泵挂上提、液量上升、油量上升、参数降低的效果。
  3.3     光杆双翼调偏防喷盒
  油井井口装置中的大四通平面有的不水平,导致三通放喷盒与光杆不聚中,不具有调中作用,但每口抽油井必用的光杆密封器,不但具有光杆密闭作用,所以推广应用双翼调偏放喷盒,具有光杆调中作用,在一定程度上延缓了管杆偏磨。但这种作用,主要体现在对光杆和抽油管柱上部的部分管杆的保护上,对于中下部抽油杆和油管,特别是斜井、水平井、侧钻井中的管杆,起不到防偏磨作用。通过在5口井应用双翼调偏放喷盒,应用效果良好,起到光杆与防喷盒调偏对中双翼密封,更换盘根时不用停井等优点。
  3.4     防偏磨光杆旋转悬绳器
  针对管杆偏磨严重现象,研制、推广了防偏磨旋转悬绳器,使抽油杆在抽油过程中也能匀速转动,使磨损在抽油杆接箍360度范围内均匀分布,从而有效延长抽油杆与油管的使用寿命。
  工作原理:抽油杆旋转器安装在悬绳器上端,光杆从其中心孔穿过,其上端装光杆卡子。当抽油机向下运动到一定位置时,拴在抽油机驴头和摇臂之间的钢丝绳拉动摇臂转动一定角度,此时,棘爪驱动棘轮和蜗杆顺时针转动一定角度。
  现场应用情况:根据油井生产参数大,偏磨程度大的油井,优化实施了12口井,例:GO7-40-3356井参数大偏磨严重,原检泵周期平均在145天左右,通过应用后现已正常生产328天,现场应用效果显著,能防止抽油杆脱扣优点,有效起到抽油杆周围均匀摩擦,起到有效延长抽油杆与油管的使用寿命。
  3.5     治理效果分析
  自2016年以来,采油管理三区共治理111口井,其中抗磨蚀管、杆38口,抗磨副73口,生产周期小于90天油井治理23口,生产周期90到180天油井治理44口,生产周期大于180天油井治理44口,平均每口井延长生产周期358天。GO7-40-346井,因偏磨严重,一年作业四次,平均生产周期只有90天左右,应用常规的防偏磨工艺效果不理想。2016年3月第67根杆腐蚀断上作业,发现上部500米抽油杆体腐蚀成坑,内衬油管和抗磨节箍完好,不偏磨,更换500米普通杆后继续下井,检泵周期达到575天。
  通过偏磨井治理,不仅降低减少了作业占产和作业施工费用,而且减少了因偏磨造成的管杆磨损,延长了油管、抽油杆使用寿命,提高了油井原油生产开发整体效益。2018年减少油井维护作业120井次,油井维护总数控制在150井次以内,油井维护费控制在1200万元之内。
  4.  结论与认识
  (1) 抽油杆扶正器、双向接箍能延缓管杆偏磨,延长油井免修期;缺点:不能彻底解决管杆偏磨,效果一般。
  (2) 调偏防喷盒能调正光杆和上部抽油杆,减少部分管杆偏磨;缺点:不能彻底解决管杆偏磨,效果一般。
  (3) 内衬油管和镀钨基杆、油管旋转器能有效延缓油管偏磨,延长油井免修期;缺点:成本费用高,井口安装复杂,效果较好。
  (4) 螺杆泵、旋转悬绳器能有效延缓抽油杆偏磨,延长油井免修期;缺点:排量小、高液量高含水井不适用,效果较好。
  参考文献:
  [1] 沈琛等.中石化油气勘探开发井下作业工程监督培训教材.石油工业出版社.北京:2005.
  [2] 刘志明.井下作业工具.北京石油工业出版社,1998.
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