张颖 ZHANG Ying
（中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院，盘锦 124010）
摘要： KBM油田油藏埋深为700m~1400m，1222口抽油机井72%为井斜较大的油井，由于偏磨造成的管漏、杆脱/断造成的作业井次占全年作业工作量的40%。为了解决KBM油田抽油机井偏磨问题进行大量研究工作制定了防偏磨综合治理对策，本文将重点说明。通过应用防偏磨技术平均延长检泵周期120天以上得到油田员工及领导的一致好评。
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关键词 ： 偏磨；轴向力检测；泄油器；扶正器；加重砣
中图分类号：TE931 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0089-02
作者简介：张颖（1972-），女，辽宁盘锦人，工程师，工学学士，主要从事石油工程技术研究。
0 引言
KBM油田位于彰武盆地南部凹陷，油藏埋深700m-1400m，开采层系为白垩系九佛堂组。储层单层厚度1.0m-15.0m，最大单层厚21.6m。孔隙度16.2%，渗透率23.1mD，属中孔、中-低渗型储层。1222口抽油机井72%为井斜较大的油井，由于偏磨造成的管漏、杆脱/断造成的作业井次占全年作业工作量的40%。本文分析了KBM油田抽油机井偏磨原因：井斜及套管变形、抽油杆柱失稳弯曲、油管蠕动、偏磨和腐蚀的协同效应等；并制定了相应的对策：偏磨井抽油杆轴向力检测，管柱中下入环保型油管拉伸泄油器、抽油杆加重砣、抗弯防偏磨副、抽油杆防偏磨扶正器等。截止2014年底，防偏磨技术在KBM油田累计应用506井次，施工成功率100%，平均延长检泵周期120天以上，其中以轴向力检测+防偏磨扶正器为主。
1 KBM油田工艺现状
KBM油田截止2011年底，共有油井3151口，其中抽油机井共1222口（抽油机工作原理如图1），其余为螺杆泵举升。抽油机井大部分采用Ф73mm油管、三级杆组合、Ф38mm/Ф44mm/Ф57mm抽油泵。2012年全年抽油机井作业工作量 为2843井次，其中因偏磨造成的管漏968井次，占总数的34%，偏磨造成杆脱/断169井次，占总数的6%。
2 管杆偏磨原因分析
2.1 井斜及套管变形
因钻井或油田开发需要引起的斜井、地层蠕变造成的套变使油管发生弯曲。斜井在生产时，抽油杆柱与油管之间存在较大的摩擦力。油管的倾斜角度越大，磨损越严重。在井眼弯曲度较大的地方，油管与抽油杆产生磨擦，油管偏磨面积较小，磨损较严重，抽油杆柱的上部，表现为单面偏磨，这种偏磨往往把油管磨穿，是偏磨现象中破坏性最大的一种。
2.2 抽油杆柱失稳弯曲[1]
下冲程时，抽油杆受自身重力及受到向上的阻力两个方向的力的作用。两个力的平衡点，即中性点，中性点以上抽油杆呈拉伸张状态，中性点以下抽油杆受压而弯曲。由于下部抽油杆弯曲，使抽油杆与油管发生偏磨。（如图2）
2.3 油管蠕动
油管未锚定，在交变载荷作用产生蠕动。在上冲程时，游动凡尔关闭，活塞带动油管内介质上移。油管内介质的重力及油管、管内介质和抽油杆之间的摩擦力作用，抽油杆处于拉直状态，而油管在中性点以下产生弯曲，使管杆接触产生磨损；弯曲严重或套管变形时，还会引起油管与套管之间的偏磨。油管弯曲造成的偏磨主要局限中性点以下到泵位置。
2.4 生产参数不合理
冲次越快，单位时间内偏磨次数越多，磨损亦越严重。同时，短冲程、高冲次会增加抽油杆振动载荷，促进抽油杆柱的失稳，加剧偏磨。
2.5 偏磨和腐蚀的协同效应
油田产出液中含水上升使产出液相由油包水型转换为水包油型，油管与抽油杆之间的接触面因失去原油的润滑保护而磨损速度加快；同时，因为富含矿物质、CO2、H2S腐蚀性气体、H＋、Cr及细菌等腐蚀介质的产出水与杆管直接接触，产生腐蚀。因为抽油杆表面保护层及金属处理层被磨去后，偏磨处与腐蚀介质直接接触，偏磨和腐蚀二者结合加剧了腐蚀。
3 防偏磨综合治理对策
3.1 偏磨井抽油杆轴向力检测系统
偏磨井抽油杆轴向力检测系统以油井数据库、受力曲线数据库、生产数据库、设备数据库为基础，根据有关的计算公式和经验数据推断出具体油井的杆管受力情况，计算出中和点、偏磨点、上托力、接触力、磨擦力等参数，并且根据科学的理论计算，提出具体的防偏磨优化方案。其构成如图3。
3.2 环保型油管拉伸泄油器
上提管柱自动泄油，采用憋压式双向卡瓦锚定装置，可有效减轻油管弯曲、克服油管蠕动，避免油管丝扣磨损。技术参数：适用套管外径/最大外径为Φ139.7mm/Φ115mm、Φ177.8mm/Φ150mm；锚定压差为8-12MPa；轴向承载能力为≥200KN；泄油能力为60L/min。
3.3 抽油杆加重砣
采用具有扶正功能的抽油杆加重砣，可有效地抵消抽油杆在下行过程中受到的阻力，避免下部抽油杆失稳螺旋弯曲，造成杆管磨损。技术参数：外径Φ46mm、长度0.75/1m、重量7.88/10.5kg。
3.4 抗弯防偏磨副技术[2]
该技术就是将抽油杆与油管之间的摩擦转变为抗磨副的滑套和摩擦杆之间的摩擦。滑套内壁具有坚硬耐磨层，摩擦杆外表面经热喷涂处理具有较高的耐磨性，同时摩擦杆制作成空心杆具有高的抗弯性能，室内试验表明，摩擦杆与磨檫副之间磨檫10万次以上仍能正常工作。
3.5 固体润滑式抽油杆防偏磨扶正器
该技术将固体润滑剂黏着在扶正器的表面形成固体润滑膜，在摩擦过程中，基材表面的固体润滑膜会转移到对偶材料表面，使磨檫发生在固体润滑剂的内部，起到减小摩擦，降低磨损的作用，同时，扶正器的设计采取与油管同曲率的方法，减小局部磨檫。
3.6 加强日常管理，减少偏磨影响[3]
具体措施：
①制定合适的生产参数组合，主要采用长冲程、低冲次、小泵径参数组合；
②选择合理的沉没度，一般在在150～300m之间比；
③定期实施井筒清理措施，减小管柱的载荷。
4 现场应用情况
截止2014年底，防偏磨技术在KBM油田累计应用506井次，施工成功率100%，平均延长检泵周期120天以上，其中以轴向力检测+防偏磨扶正器为主。
5 结论
油井偏磨是由多种因素共同作用而成的，对油井进行防偏磨措施是一项长久持续的工作，强化抽油井日常管理，利用科学、合理的途径使油井管杆减少偏磨，可以提高油井的经济效益，并为抽油井今后的防偏磨措施积累好的经验和做法。
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参考文献：
[1]罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].3版.北京：石油工业出版社，2005.
[2]朱明哲.抽油机井综合防偏磨技术.油气田地面工程，2007（12）.
[3]张新强，齐长智，等.抽油井偏磨的原因及防治对策.内蒙古石油化工，2006（05）.