文档介绍：抽油机井杆管偏磨机理研究
抽油机井杆管偏磨机理研究
摘要:抽油杆管偏磨已经是影响抽油机井正常生产的一个重要因素,在总结了抽油机井杆管偏磨的特点之后,从机械磨损方面分析杆管偏磨产生的机理。
关键词:抽油机井偏磨机理杆管偏磨
抽油机井采油是世界石油工业的传统的采油方式,也是迄今为止一直占主导地位的人工举升方式。抽油机井采油系统采用抽油杆上下运动向井下抽油泵传递动力,油田实际生产中偏磨所产生的巨大破坏作用,使该问题受到各油田的普遍关注,成制约油田发展的重要因素。
一、抽油杆管偏磨的特点
抽油机井的直井中造成抽油杆偏磨的原因除了油管弯曲和局部井斜之外,主要还有抽油机下行程中,抽油杆所受到的多种向上的力,如液体对抽油杆底部的浮力、抽油泵游动阀的阻力以及柱塞的摩擦力等,向上的力阻碍抽油杆柱,致使下部的抽油杆柱受压发生螺旋弯曲变形,从而使下部螺旋弯曲的抽油杆柱与相应位置的油管相互接触而偏磨。上部抽油杆柱因受重力等而受拉,基本保持直线状态。目前,许多抽油杆偏磨的油井,井斜度小,没有套变的影响,而且大多数油井油管的底部都有尾管,能抵消一部分虚拟力,加上油管和抽油杆尺寸、受力的差异,在大多数油井中,抽油杆柱的偏磨主要由下行程抽油杆柱的螺旋弯曲变形所引起。从磨损后抽油杆的截面形状看,大部分抽油杆属单侧磨损,即抽油杆偏磨。当抽油杆在油管内做上、下往复运动时,在弯曲点处,抽油杆柱与油管柱相互接触并相对滑动,接触点面积小,由此产生磨损,抽油杆柱的磨损应属粘着磨损。
二、抽油杆管偏磨机理分析
从对杆柱和油管的偏磨现象理论研究分析可以得出结论,机械磨损是抽油杆柱、油管柱失效的最主要原因,主要包括井身结构的限制、杆柱失稳、杆柱弹性变形等,研究机械磨损,对于制定治理杆管偏磨技术方案起着至关重要的作用。

实际上,钻井生产的过程中很难保证井身完全垂直,这样套管在某一段就会出现弯曲现象,其后下入的油管也会随着套管弯曲,且当弯曲段出现在泵以上,由于抽油杆在油管中的上下往复运动,会造成杆管之间的接触摩擦。弯曲段的弯曲角度越大,抽油杆与油管之间的磨损就越严重。这种磨损发生在抽油杆的上下两个冲程中,磨损是较严重的。近些年,随着开发的需要,斜井、定向井、侧钻井数的不断增加,导致杆管偏磨油井不断增加。由于油井本身存在井斜、狗腿、套变等井况因素,导致油管在井筒内发生偏移,而油管内的抽油杆在重力作用下趋于垂直,致使管杆接触磨损。这种偏磨可提前对油井井身轨迹进行测量,做好预防措施,一般不会给生产造成太大损失。这里需要说明的是,在直井上也避免不了偏磨。

抽油杆的运动失稳弯曲产生于下行过程,下冲程时,在中和点以上抽油杆是拉伸状态,中和点以下的抽油杆受压而弯曲。由于抽油杆弯曲,使得抽油杆与油管发生偏磨。如果油井结蜡、油稠等问题都会造成抽油杆下行阻力增大,促使抽油杆失稳弯曲,最终导致杆管偏磨现象的发生。如果油井出砂,会加重偏磨现象。抽油杆上的作用力是抽油机的运动参数、下泵深度、杆柱组合、油井液体物性等的综合反映,它能直接影响着抽油杆中和点(应力零点)的位置,当受向上的力大时,中和点的位置靠上,抽油杆在下冲程过程中发生弯曲变形的概率就大,造成管杆磨损的概率就大。抽油系统在工作中,由于杆管在径向上基本上不发生转动,抽油杆有规律地作上