抽油井管杆偏磨的原因分析与对策探讨

【摘 要】抽油井生产过程中，管杆偏磨现象十分普遍。由于在开采过程中采用了注水、注聚的提高生产效率的措施，抽油井发生偏磨的程度越来越大。本文结合抽油杆在工作时候受力情况的分析，总结以往的防治经验，提出了一些综台防治对策和措施。对今后抽油井防偏磨有一定的借鉴意义。

【关键词】抽油井;偏磨;原因分析;对策探讨

1.抽油井管杆偏磨规律及受力分析

1.1抽油井管杆偏磨规律

经过对25口管杆偏磨严重的井的具体情况进行研究分析，得出了以下的结论：

（1）从含水的情况方面来分析，偏磨严重的情况主要集中在水量大的区域。从25口井含水量的情况中可以总结出，随着含水量的增加，偏磨的程度也就越严重，发生偏磨的井的数量也加多，其中含水大于90"/的井发生偏磨的井占到7（P/以上.

（2）从沉没度的角度来分析，偏磨主要集中在低的沉默度的井上，通付对而是多口井的沉没度的分析得出，沉黝变在150米以内的井的偏磨情况比较严重，占到70%，

（3）从发生偏磨位置的分布情况来分析，偏磨主要发生在装泵以上的500米以内的范围。通过对发生偏磨的25口井的研究发现，偏磨严重的井主要集中在250米以内的范围。

1.2抽油杆受力分析

抽油杆在下行形成中的悬点价置受到拉力的作用，方向向下。这时候，抽油杆向下加速运动的惯性力，摩擦力的方向是向上的，还有抽油泵的流体的阻力以及柱塞副上的摩擦力的方向也是向上的，加之泵端所受阻力还向上，所以所有阻力的合力是向上的。

阻力跟随抽油杆在油管内的各种阻力的增加而增大，要是活塞和衬套的间隙减小，摩擦力也会增大。中性点以下的抽油杆受到压力发生弯曲，并且在抽油杆的下部受到相当大的轴向力，这个力使得抽油杆失稳而紧贴在油管的内壁上，在运行过程中产生偏磨的现象。

2.抽油井管杆偏磨的危害与原因分析

2.1管杆偏磨的危害

在有杆机械采油过程中，经常会发生抽油杆与油管的相互接触磨损，造成杆断、杆脱、管漏等事故，缩短油井免修期，影响油井正常生产，增大作业及材料成本投入。

据统计，孤东油田90%以上的油井采用有杆机械采油工艺，因特高含水期，参数大，生产任务紧张等原因，50%的井存在不同程度的管杆偏磨腐蚀现象，随着斜井、侧钻井的增多，偏磨腐蚀现象越来越严重。管杆偏磨造成了频繁躺井和作业、油井免修期的降低和作业材料成本的大量投入，严重影响了油田的原油生产和经济效益。开展油井管杆防偏磨技术、方法的探讨与应用工作，具有现实而深远的意义。

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。

2.2影响管杆的原因分析

2.2.1油井内部结构问题

油井内部的结构会导致管杆的弯曲，进而导致管杆发生偏磨，断层部分的应力集中，当注水之后断层两边的压力增大，断层空隙的压力会失衡，应力集中突然加剧。再者，底层的压力也分布不均，这些因素都会导致井眼轨迹发生弯曲。所以说使得管杆发生偏磨的一个主要原因就是井身的结构的变化而引起的。

2.2.2综合含水和腐蚀介质的影响

油井的产出液的含水量大于70%时，产出液由原来的油包水变为水包裹油的现象，管杆的表面原来的油润滑就变成水，润滑度大大降低，这样管杆的摩擦加剧。由于腐蚀介质的产生，使得管杆表面凹凸不平，使得管杆表面的残余应力降低，强度降低，更是加剧了管杆的磨损。

2.2.3低沉没度对管杆偏磨的影响

原油进入到泵的状态会因为不同的井的液压而有所差异。一般情况下，低沉没度井的井底的流体压力低，液体很难进到泵里面，导致供液不足.在此种情况下，泵筒里面的液体就不能够充满，里面就留有一定的气穴，当液体在管内传输，就会出现液体冲撞管壁的现象，抽油杆所受的冲击力瞬时间增大，长此以往，杆柱就产生弯曲变形，进而发生偏磨的现象。

2.2.4上冲程中油管的弯曲，导致管杆发生偏磨

当管杆内外不承受压力的时候，管杆产生弯曲变形的原因是轴向压力。一旦管杆受到内外压力作用时，尤其是外压差比内压差大的多时，管杆的弯曲就会更为严重。

3.防止管杆偏磨的方法

3.1扶正杆柱

目前为防止管杆的偏磨所采用的一种有效的方法是对杆柱的有效扶正，扶正所采用的扶正器有金属滚轮式扶正器和尼龙式扶正器。根据以往使用扶正器的经验，通常采用全井扶正，每个抽油杆上装一个扶正器，包括卡装式、注塑式以及其他形式的扶正器，他们的扶正方向必须保持一致。

3.2抽油杆的旋转装置

在直井或者是斜井中的有杆泵在抽油时抽油杆跟油管的管壁都是相互接触的，在抽油的過程中，这两者就发生相互的摩擦，以至磨损。目前解决这一问题的方法是采用可以旋转的抽油杆，这样抽油杆的四周都会被磨损，防止抽油杆的偏磨，从而延长抽油杆的寿命。

3.3从管柱方面着手

（1）油管锚定。在上冲程工程中，受到内压和轴压的作用，很容易发生螺旋弯曲和正弦弯曲。最终导致的结果就是全井发生偏磨.如果对其采用油管的锚定，就能大大减小油井的这一偏磨现象。

（2）油管的旋转装置。对于一些特殊的难以解决的管杆的偏磨问题，就不得不采用旋转的井口，使得对油管单一的线摩擦转换为对整个油管的面摩擦，这样就有效地防止了偏磨，从而延长油管的寿命。

（3）新型的防止偏磨抽油泵。（1）旋流旋转柱塞式防偏磨抽油泵。这种泵防止柱塞偏磨，防砂卡，提高泵的工作效率和延长泵寿命等优点。这种泵基本能防止油管发生偏磨的情况。（2）双冲程平衡防偏磨增效油泵。这是一种新型的增效抽油泵，它在运行过程中，下冲程进行一次排油，提高油泵效率。上下冲程同时出油，减小运行产生的负荷，从而有效减少油并的偏磨。（3）柱塞底部加重式防偏磨抽油泵，这种泵主要采用增加抽油杆扶正器，并使用管杆转动装置，泵的上面杆柱采用加重杆。这种泵的使用效果非常好。（4）大流道抽稠油整筒防偏磨泵。通过对整筒泵流道的改进，是通过增加过流量的面积实现的，根据球座孔面积，将游动凡尔罩的结构进行改进。首先将柱塞和泵筒的二级间隙调整为三级间隙，再者就是把原柱塞的下端倒坛式阀罩改成四斜槽型的三圆弧形结构，以增大过流的面积。

4.结束语

通过上面对抽油井管杆发生偏磨这一现象的深刻分析，将它偏磨机理和解决方法进行了详细的阐述，形成几点认识。（1）导致抽油井管杆发生偏磨的因素很多，抽油井管杆发生偏磨这一问题是一个综合性的问题。（2）对抽油管管杆发生偏磨这一现象的还不是十分具体明确，所以在理论上还没有彻底解决这一问题的方案提出。目前所采用的措施只能减缓管杆偏磨的速度，延长油管的使用时间。（3）综合措施大大的延长了管杆的使用周期，这样就减少了很多油井管杆管理方面的费用。

【参考文献】

[1]姜学明，李泉美，失稳共振对管杆偏磨断脱的影响及防治对策，2002.05.

[2]赵子刚，陈会军.抽油杆偏磨机理与防治，2003.03.

作者简介：于振波（1975—），男，助理工程师，从事油田开发技术工作。