论文部分内容阅读
摘 要：胜利采油厂已进入高含水期综合含水达91.4%，进入高含水期油井作业频繁免修期短。通过对采油厂一年来1300多口井的作业原因调查，在认真分析各类作业原因的基础上，找到了高含水期影响油井免修期短的主要原因，并提出了相应的技术措施。同时，对现场反映比较突出的杆管偏磨问题也作了比较详尽的分析。
关键词：高含水 作业原因 免修期 抽油泵 杆管偏磨
胜利采油厂是一个开发五十年的老厂，原油的综合含水已达91.4%.由于含水上升，地层出砂以及井液腐蚀加剧导致抽油泵寿命短，作业频繁。有一项对采油厂作业原因调查显示，泵漏、抽油杆断脱、砂卡砂埋、管漏和杆管偏磨失效，占总作业井次的81.2%，是造成油井作业的主要原因。
一、高含水期影响油井免修期的原因
1.泵漏 ：泵的漏失主要有两个方面，一种是进出油阀的漏失，一种是密封间隙的漏失。下面从结构和材质两个方面来分析造成这两种漏失的原因：
1.1结构方面
球阀： 现在通常采用的阀为阀球阀座形式的传统结构。但是进油阀要比出油阀损坏的机率高。其原因就在于：在工作压差基本相等的情况下，出油阀有两个而进油阀则只有一个，这就使得进油阀的工作负荷是出油阀的两倍，此时喷射磨损对阀的损坏最为突出，使进油阀比出油阀更易损坏。
柱塞、泵筒： 柱塞与泵筒之间是一种间隙动密封，间隙的加大是造成泵漏的另一重要原因。密封间隙加大的直接原因，是柱塞、泵筒的磨损和腐蚀。磨损主要是碾磨磨损和划伤磨损。碾磨磨损和划伤磨损是由常规泵的结构缺陷引起的，常规柱塞在其上端形成具有两个台阶的阶梯轴结构。当柱塞上行时，砂粒在柱塞上下两端的压差及重力作用下，在这两个台阶与泵筒的环形间隙中极易沉积，且不易被流体冲刷掉，有越挤越紧使柱塞发生自锁的趋势，使抽油泵在出砂和腐蚀双重作用下使用寿命更短。
1.2材质方面
随着含水的上升，地层的胶结物质被水解，井液的含砂也随之增加，但阀的材料仍采用硬度低不耐腐蚀磨损和喷射磨损的3Cr13，泵筒采用合金钢氮化的组合泵筒。这样就导致频繁作业，油井的维护成本越来越高。
2.抽油杆断脱
调查中发现，抽油杆断脱可分为抽油杆拉断和抽油杆脱扣。抽油杆被拉断就是某处抽油杆的实际载荷超过了该处抽油杆的抗拉强度极限，究其原因有以下几方面：
2.1柱塞被卡死在泵筒中，无法上行。
2.2抽油杆被磨蚀，承载截面变小。
2.3抽油杆有缺陷，形成应力集中，造成疲劳损坏。
2.4杆柱未经优化设计，组合不合理，底部杆柱受到较大的压应力并产生弯曲。且弯曲产生的应力大于疲劳应力，造成疲劳损坏。 杆柱的脱扣从技术上讲主要是由于中和点以下的杆柱发生螺旋弯曲，产生一个卸扣扭矩造成的。
3.油管漏
在油井生产过程中，油管本体的漏失是由于杆管的偏磨和井液的腐蚀；丝扣的漏失则是管理问题。管理问题主要是指下井管柱未经严格检验，许多丝扣受损严重、沾有泥砂或没有旋紧的油管也被下入井内，造成丝扣漏失。
4.砂卡及砂埋
进入高含水期，地层出砂是比较普遍的现象。由于出砂造成的油井失效也较严重。砂卡或砂埋使柱塞无法上行，造成油井作业。
5.杆管偏磨
杆管偏磨是高含水期普遍存在的问题。含水较低时，杆管间的润滑条件较好，杆管的偏磨不太严重。但随着含水的上升，杆管偏磨问题越来越剧烈，甚至在直井中也发生杆管偏磨现象。分析原因主要有以下几种：
1.杆柱弯曲：杆柱下行时，柱塞下行遇阻，使底部杆柱受压，产生螺旋或振弦弯曲，加大了杆管之间的摩擦，加之采出液含水高，杆管间的润滑条件变差，以及井液的腐蚀更使磨损加剧。
2.油管弯曲：在某些油井中使用机械坐封式封隔器，使油管受压产生弯曲，对于抽油杆来说“直井”变成了“斜井”，在杆柱上行时便产生偏磨。
3.井液腐蚀：在油井中，井液对杆管的腐蚀是均匀的。但当杆管发生相对摩擦时，被腐蚀的金属又被磨掉，加速了磨损的速度。
二、高含水期提高油井免修期的对策
1.优化杆柱组合：确保不同直径的抽油杆所受应力相同，即等寿命设计。没有考虑杆管的偏磨及扶正问题。为此要针对杆管的偏磨，使抽油杆在保证承载能力的同时，降低中和点位置，最大限度地减小底部杆柱所受的压应力。同时，在杆管偏磨比较严重的油井上尽可能少采用或不采用机械座封的封隔器，避免杆柱弯曲。
2.合理采用特种抽油泵：根据不同的油井特点选择不同的特种抽油泵。例如：长柱塞式防砂泵具有防砂卡、防砂磨、防砂磨及下行阻力小的特点，可在出砂比较严重的油井上使用；等径刮砂柱塞式防砂卡泵在出砂较少的油井上使用可以起到减轻砂磨、砂卡延长抽油泵寿命的目的且基本不增加生产成本。同时，以上两种抽油泵均具有较好的防腐性能，因此，是高含水期的首选特种抽油泵。
3.强化管理 ：要想达到延长油井免修期的目的，必须从技术和管理两方面做工作，单独强调任何一方面都不会有很好的效果。因此，在管理上也要加大力度，建立健全必要的规章制度，从作业设计、作业施工到入井工具检验都要严格把关，彻底杜绝因施工质量造成的重复作业。
三、实施井例及效果分析
为了验证理论分析的正确性，选取ST159井，它是一口出砂、杆管偏磨严重的井，油井免修期仅为180天。2011年8月15日，采用特种加重杆、扶正器及长柱塞式防砂泵。经过综合治理的ST159井，一直生产了400余天，比前一生产周期延长了1倍多。经检测，抽油杆及接箍没有损伤，换掉几个扶正器后，又重新下井，与以往抽油杆接箍被磨穿的情况形成鲜明的对比，证明该项技术已对解决杆管偏磨问题已取得了较为理想的效果。
从ST159井以看出：该井主要存在问题是油井出砂、杆管偏磨造成抽油杆断脱。对杆柱进行优化设计，采用长柱塞式防砂泵，取得了免修期延长1倍的显著效果。可见，在大多数直井中，通过杆柱优化设计可较好地得到解决，延长油井免修期。
四、结论
试验证明：以抽油杆柱优化设计软件为指导，以特种泵等配套井下工具为依托，发挥特种泵的泵效高、寿命长。杆柱优化设计可减轻杆管偏磨，减少相对冲程损失的优势，从而提高了泵效延长了油井的免修期，效果十分显著。在作业管理方面；抽油杆混用的现象还相当普遍，油管更新程度低，丝扣磨损严重，影响了综合治理效果，要真正实现延长油井免修期的目的，还需要在全面准确地分析清楚每口井存在的具体问题的基础上，综合应用各项技术才能见到比较明显的成效。
参考文献
[1]有杆抽油设备与技术 石油工业出版社 沈迪成等 1994.7.
[2]有杆抽油系统 石油工业出版社 崔振华等 1998、6.
[3]高水期影响油井免修期短的主要原因 刘庆敏 2000.5.
作者简介：唐力明，男现为采油一矿技师，1993年起主要从事抽油机维护和管理工作。
关键词：高含水 作业原因 免修期 抽油泵 杆管偏磨
胜利采油厂是一个开发五十年的老厂，原油的综合含水已达91.4%.由于含水上升，地层出砂以及井液腐蚀加剧导致抽油泵寿命短，作业频繁。有一项对采油厂作业原因调查显示，泵漏、抽油杆断脱、砂卡砂埋、管漏和杆管偏磨失效，占总作业井次的81.2%，是造成油井作业的主要原因。
一、高含水期影响油井免修期的原因
1.泵漏 ：泵的漏失主要有两个方面，一种是进出油阀的漏失，一种是密封间隙的漏失。下面从结构和材质两个方面来分析造成这两种漏失的原因：
1.1结构方面
球阀： 现在通常采用的阀为阀球阀座形式的传统结构。但是进油阀要比出油阀损坏的机率高。其原因就在于：在工作压差基本相等的情况下，出油阀有两个而进油阀则只有一个，这就使得进油阀的工作负荷是出油阀的两倍，此时喷射磨损对阀的损坏最为突出，使进油阀比出油阀更易损坏。
柱塞、泵筒： 柱塞与泵筒之间是一种间隙动密封，间隙的加大是造成泵漏的另一重要原因。密封间隙加大的直接原因，是柱塞、泵筒的磨损和腐蚀。磨损主要是碾磨磨损和划伤磨损。碾磨磨损和划伤磨损是由常规泵的结构缺陷引起的，常规柱塞在其上端形成具有两个台阶的阶梯轴结构。当柱塞上行时，砂粒在柱塞上下两端的压差及重力作用下，在这两个台阶与泵筒的环形间隙中极易沉积，且不易被流体冲刷掉，有越挤越紧使柱塞发生自锁的趋势，使抽油泵在出砂和腐蚀双重作用下使用寿命更短。
1.2材质方面
随着含水的上升，地层的胶结物质被水解，井液的含砂也随之增加，但阀的材料仍采用硬度低不耐腐蚀磨损和喷射磨损的3Cr13，泵筒采用合金钢氮化的组合泵筒。这样就导致频繁作业，油井的维护成本越来越高。
2.抽油杆断脱
调查中发现，抽油杆断脱可分为抽油杆拉断和抽油杆脱扣。抽油杆被拉断就是某处抽油杆的实际载荷超过了该处抽油杆的抗拉强度极限，究其原因有以下几方面：
2.1柱塞被卡死在泵筒中，无法上行。
2.2抽油杆被磨蚀，承载截面变小。
2.3抽油杆有缺陷，形成应力集中，造成疲劳损坏。
2.4杆柱未经优化设计，组合不合理，底部杆柱受到较大的压应力并产生弯曲。且弯曲产生的应力大于疲劳应力，造成疲劳损坏。 杆柱的脱扣从技术上讲主要是由于中和点以下的杆柱发生螺旋弯曲，产生一个卸扣扭矩造成的。
3.油管漏
在油井生产过程中，油管本体的漏失是由于杆管的偏磨和井液的腐蚀；丝扣的漏失则是管理问题。管理问题主要是指下井管柱未经严格检验，许多丝扣受损严重、沾有泥砂或没有旋紧的油管也被下入井内，造成丝扣漏失。
4.砂卡及砂埋
进入高含水期，地层出砂是比较普遍的现象。由于出砂造成的油井失效也较严重。砂卡或砂埋使柱塞无法上行，造成油井作业。
5.杆管偏磨
杆管偏磨是高含水期普遍存在的问题。含水较低时，杆管间的润滑条件较好，杆管的偏磨不太严重。但随着含水的上升，杆管偏磨问题越来越剧烈，甚至在直井中也发生杆管偏磨现象。分析原因主要有以下几种：
1.杆柱弯曲：杆柱下行时，柱塞下行遇阻，使底部杆柱受压，产生螺旋或振弦弯曲，加大了杆管之间的摩擦，加之采出液含水高，杆管间的润滑条件变差，以及井液的腐蚀更使磨损加剧。
2.油管弯曲：在某些油井中使用机械坐封式封隔器，使油管受压产生弯曲，对于抽油杆来说“直井”变成了“斜井”，在杆柱上行时便产生偏磨。
3.井液腐蚀：在油井中，井液对杆管的腐蚀是均匀的。但当杆管发生相对摩擦时，被腐蚀的金属又被磨掉，加速了磨损的速度。
二、高含水期提高油井免修期的对策
1.优化杆柱组合：确保不同直径的抽油杆所受应力相同，即等寿命设计。没有考虑杆管的偏磨及扶正问题。为此要针对杆管的偏磨，使抽油杆在保证承载能力的同时，降低中和点位置，最大限度地减小底部杆柱所受的压应力。同时，在杆管偏磨比较严重的油井上尽可能少采用或不采用机械座封的封隔器，避免杆柱弯曲。
2.合理采用特种抽油泵：根据不同的油井特点选择不同的特种抽油泵。例如：长柱塞式防砂泵具有防砂卡、防砂磨、防砂磨及下行阻力小的特点，可在出砂比较严重的油井上使用；等径刮砂柱塞式防砂卡泵在出砂较少的油井上使用可以起到减轻砂磨、砂卡延长抽油泵寿命的目的且基本不增加生产成本。同时，以上两种抽油泵均具有较好的防腐性能，因此，是高含水期的首选特种抽油泵。
3.强化管理 ：要想达到延长油井免修期的目的，必须从技术和管理两方面做工作，单独强调任何一方面都不会有很好的效果。因此，在管理上也要加大力度，建立健全必要的规章制度，从作业设计、作业施工到入井工具检验都要严格把关，彻底杜绝因施工质量造成的重复作业。
三、实施井例及效果分析
为了验证理论分析的正确性，选取ST159井，它是一口出砂、杆管偏磨严重的井，油井免修期仅为180天。2011年8月15日，采用特种加重杆、扶正器及长柱塞式防砂泵。经过综合治理的ST159井，一直生产了400余天，比前一生产周期延长了1倍多。经检测，抽油杆及接箍没有损伤，换掉几个扶正器后，又重新下井，与以往抽油杆接箍被磨穿的情况形成鲜明的对比，证明该项技术已对解决杆管偏磨问题已取得了较为理想的效果。
从ST159井以看出：该井主要存在问题是油井出砂、杆管偏磨造成抽油杆断脱。对杆柱进行优化设计，采用长柱塞式防砂泵，取得了免修期延长1倍的显著效果。可见，在大多数直井中，通过杆柱优化设计可较好地得到解决，延长油井免修期。
四、结论
试验证明：以抽油杆柱优化设计软件为指导，以特种泵等配套井下工具为依托，发挥特种泵的泵效高、寿命长。杆柱优化设计可减轻杆管偏磨，减少相对冲程损失的优势，从而提高了泵效延长了油井的免修期，效果十分显著。在作业管理方面；抽油杆混用的现象还相当普遍，油管更新程度低，丝扣磨损严重，影响了综合治理效果，要真正实现延长油井免修期的目的，还需要在全面准确地分析清楚每口井存在的具体问题的基础上，综合应用各项技术才能见到比较明显的成效。
参考文献
[1]有杆抽油设备与技术 石油工业出版社 沈迪成等 1994.7.
[2]有杆抽油系统 石油工业出版社 崔振华等 1998、6.
[3]高水期影响油井免修期短的主要原因 刘庆敏 2000.5.
作者简介：唐力明，男现为采油一矿技师，1993年起主要从事抽油机维护和管理工作。