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摘要：分析了抽油机井杆管磨损的主要原因，即井斜、工作载荷、抽吸参数、泵挂深度、原油物性及含水上升是造成杆管偏磨的影响因素，并提出了杆管偏磨的防治对策，对提高油田整体开发效果及节约作业成本具有参考价值。
关键词：偏磨；偏磨原因；防偏磨措施
Abstract: the author analyzes the well pipe wear rod pumping unit, the main reason is inclined, work load, well pump suction parameters, hang depth, oil property and water cut up is cause biased wear stem tube influencing factors, and put forward the stem tube eccentric wear control countermeasure, to improve the whole oil field development effect and save the homework cost has reference value.
Keywords: eccentric wear; Partial grinding reasons; Anti-eccentrically worn measures
中图分类号：TE933文献标识码：A 文章编号：
抽油机井采油一直是占主导地位的人工举升方式。抽油杆柱在油管内不断往复运动，抽油杆和油管之间的摩擦造成了抽油杆外壁、油管内壁及抽油杆接箍单侧偏磨，偏磨严重会将导致杆断、杆脱、管漏等问题，杆管偏磨问题可导致抽油机井作业维护工作量增大。由于油管抽油杆偏磨必然导致大量的油管抽油杆报废，从而增加了油井的运行成本，而造成巨大的经济损失。为此，有效控制和预防油井的偏磨己经成为控制油田生產成本、实现降本增效的有效途径。
一、偏磨主要原因
偏磨现象普遍存在于直井、斜直井、定向井、水平井。杆管偏磨的影响因素主要包括井斜的影响、井身结构的限制、油井生产参数、抽油杆“失稳”、含砂的影响等。
1.1井斜
生产油井有直井和斜井两种，在斜井中，如果抽油泵在造斜点以下，油管会随着套管一起弯曲。对于直井，由于目前钻井技术的限制，在钻井过程中，随着钻井深度的增加，钻头与井口的同心度变差，井筒出现自然井斜。在井斜的影响下，抽油杆在上下运动过程中，在一定的部位与油管产生接触，发生摩擦和碰撞，并产生不同程度的偏磨，在井身弯曲度较小的地方，油管内壁仅和抽油杆接箍产生摩擦，且面积较大，偏磨较轻。而弯曲度较大的地方，油管内壁不仅与抽油杆接箍产生摩擦，同时也和抽油杆本体产生摩擦，且接触面较小，偏磨比较严重，甚至使油管磨穿、抽油杆磨断等。见图1。
图1油管会随着套管弯曲受力图
1.2工作载荷
抽油杆柱在上冲程中始终受到向上的拉力，不会产生弯曲变形;抽油机下冲程中，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。抽油杆柱上存在受力为零的一点，这一点为中和点，偏磨一般都存在于中和点以下的部位，朝阳沟油田抽油井这种原因引起的偏磨一般都发生在泵上300m 以内。
1.3泵挂深度
泵挂深度大对偏磨的影响主要体现在三个方面。
（1）井眼轨迹在三维空间中如同一根弯曲的绳子复杂多变，随着泵挂深度增加，抽油杆在其中运动的轨迹也益复杂，偏磨益严重。
（2）随着泵挂深度增加，中和点以下受压缩部分增多，发生弹性形变益明显，偏磨加剧。
（3）泵挂深度增加使抽油杆、油管在加载、卸载时发生的形变更显著，杆管偏磨几率也随之增大。
1.4抽汲参数
抽汲参数主要有泵径、冲程、冲次等3个常见参数。
（1）泵径。泵径对抽油杆受到的轴向力有一定影响，随着泵径增加，柱塞的摩擦阻力增加，摩擦阻力与泵径成正比关系：
式中：为抽油泵公称直径，；为泵筒与柱塞在半径方向上的间隙，；为泵活塞与泵筒之间的半干摩擦力，N。
（2）冲次、冲程。高冲次增大了大了杆柱下行的阻力，加剧了杆管之间的摩擦程度及摩擦次数。另外，高冲次也可以造成抽油杆柱的惯性载荷增大、载荷变化频率加快，使抽油杆极产生弹性疲劳，缩短使用寿命。
（3）冲程。仅就冲程而言，长冲程会使抽油杆运动速度快，运动阻力增大，偏磨程度加剧，偏磨部位也就越大。实际生产过程中，冲次要与冲次匹配使用，冲次对杆管偏磨影响的影响程度要大于冲程的影响程度。
1.5原油物性
抽油井在生产过程中，随着井筒温度的降低，原油中的石蜡结晶析出是一种必然现象，这些东西一般会附着在油管、抽油杆的表面，对抽油杆的下行起到阻碍作用。原油含蜡量越高、粘度越大，抽油杆与油管之间的偏磨就越严重。
1.6含水率升高
含水上升对偏磨的影响体现在三个方面，一是随着油井产出液含水上升， 产出液由油包水型换为水包油型， 管杆表面也由亲油性变为亲水性， 管杆表面失去了原有的润滑作用；二是井液含水增加的同时，比重也在增加，下冲程时抽油杆下行阻力增大；三是井液粘度与含水存在线性关系，在含水达到60-70%之前，粘度随含水上升而增加，这些因素都使得油井杆管偏磨加剧。
2防治措施
由于杆管偏磨是多种因素共同作用的结果，在对其进行防治时要对其进行充分考虑，多措并举，力求做到预防为主，综合治理。
2.1抽油杆扶正技术
在偏磨部位的抽油杆上应用扶正器、防偏磨接箍等防偏磨措施，使用扶正器和防偏磨接箍后，抽油杆与油管间的摩擦系数减小，从而延长了杆管的使用年限。 但其使用存在着如下几点不足: 扶正器对液流阻滞过大， 故下入数量受到限制；扶正器容易发生窜位，有扶正器措施的井仍存在着不少的杆偏磨；扶正器、防偏磨接箍本身也和油管发生不均匀偏磨( 故其不能转动) ，在摩擦破损后而掉落油管中，导致卡泵躺井。
2.2旋转井口或抽油杆技术
旋转井口技术是在作业时安装旋转井口， 依靠人力定期转动来使油管磨损点均匀偏磨；二旋转抽油杆技术是在悬绳器上安装抽油杆旋转器，保障抽油杆每天能自动旋转1-3圈，使抽油杆均匀偏磨。这种技术是将原来的点状偏磨改为面状偏磨，从而延长检泵周期， 但不能避免或降低偏磨，偏磨时间长了，依然会发生杆断、管漏等问题。
2.3使用加重杆 加重杆是防止底部抽油杆弯曲的有效方法，它能使杆柱中和点下移，提高下部抽油杆的稳定性，从而减轻偏磨。
2.4 抽汲参数合理化
在保持产液量不变的情况下，由短冲程、高冲次，改成长冲程、短冲次，减少偏磨次数，以达到延长油管和抽油杆使用寿命的目的。
2.5定期实施井筒清理措施
根据电流等动态资料变化，定期对井筒进行热洗、加清防蜡剂，降低井液粘度，使油井在比较好的状态下生产，减轻油井杆管偏磨现象的发生。
2.6加大杆管更换力度
对已经发生偏磨的抽油杆全部进行更换，同时更换偏磨严重的油管，对偏磨较轻的油管调到井口不易发生偏磨的部位使用。
3 结束语
油井杆管偏磨是井身结构、泵挂深度、抽汲参数、原油物性、含水等各种因素综合作用的结果；综合运用各种偏磨治理技术措施，才能较大幅度的降低偏磨程度，延长油井免修期。
参考文献：
[1]张琪.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1981，56～631.
[2]苗向辉，薛峰.管杆偏磨原因分析及防治对策[J].内蒙古化工.2008.13.43-45.
[3]郑岩，许春英.有杆泵抽油井防偏磨及腐蚀技术研究应用.河南石油，2004.6：92-93.
[4]迟世伟，周思柱，李洪波，王勇.杆式抽油机油管偏磨分析.机械工程师2006.12：35-36.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：偏磨；偏磨原因；防偏磨措施
Abstract: the author analyzes the well pipe wear rod pumping unit, the main reason is inclined, work load, well pump suction parameters, hang depth, oil property and water cut up is cause biased wear stem tube influencing factors, and put forward the stem tube eccentric wear control countermeasure, to improve the whole oil field development effect and save the homework cost has reference value.
Keywords: eccentric wear; Partial grinding reasons; Anti-eccentrically worn measures
中图分类号：TE933文献标识码：A 文章编号：
抽油机井采油一直是占主导地位的人工举升方式。抽油杆柱在油管内不断往复运动，抽油杆和油管之间的摩擦造成了抽油杆外壁、油管内壁及抽油杆接箍单侧偏磨，偏磨严重会将导致杆断、杆脱、管漏等问题，杆管偏磨问题可导致抽油机井作业维护工作量增大。由于油管抽油杆偏磨必然导致大量的油管抽油杆报废，从而增加了油井的运行成本，而造成巨大的经济损失。为此，有效控制和预防油井的偏磨己经成为控制油田生產成本、实现降本增效的有效途径。
一、偏磨主要原因
偏磨现象普遍存在于直井、斜直井、定向井、水平井。杆管偏磨的影响因素主要包括井斜的影响、井身结构的限制、油井生产参数、抽油杆“失稳”、含砂的影响等。
1.1井斜
生产油井有直井和斜井两种，在斜井中，如果抽油泵在造斜点以下，油管会随着套管一起弯曲。对于直井，由于目前钻井技术的限制，在钻井过程中，随着钻井深度的增加，钻头与井口的同心度变差，井筒出现自然井斜。在井斜的影响下，抽油杆在上下运动过程中，在一定的部位与油管产生接触，发生摩擦和碰撞，并产生不同程度的偏磨，在井身弯曲度较小的地方，油管内壁仅和抽油杆接箍产生摩擦，且面积较大，偏磨较轻。而弯曲度较大的地方，油管内壁不仅与抽油杆接箍产生摩擦，同时也和抽油杆本体产生摩擦，且接触面较小，偏磨比较严重，甚至使油管磨穿、抽油杆磨断等。见图1。
图1油管会随着套管弯曲受力图
1.2工作载荷
抽油杆柱在上冲程中始终受到向上的拉力，不会产生弯曲变形;抽油机下冲程中，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。抽油杆柱上存在受力为零的一点，这一点为中和点，偏磨一般都存在于中和点以下的部位，朝阳沟油田抽油井这种原因引起的偏磨一般都发生在泵上300m 以内。
1.3泵挂深度
泵挂深度大对偏磨的影响主要体现在三个方面。
（1）井眼轨迹在三维空间中如同一根弯曲的绳子复杂多变，随着泵挂深度增加，抽油杆在其中运动的轨迹也益复杂，偏磨益严重。
（2）随着泵挂深度增加，中和点以下受压缩部分增多，发生弹性形变益明显，偏磨加剧。
（3）泵挂深度增加使抽油杆、油管在加载、卸载时发生的形变更显著，杆管偏磨几率也随之增大。
1.4抽汲参数
抽汲参数主要有泵径、冲程、冲次等3个常见参数。
（1）泵径。泵径对抽油杆受到的轴向力有一定影响，随着泵径增加，柱塞的摩擦阻力增加，摩擦阻力与泵径成正比关系：
式中：为抽油泵公称直径，；为泵筒与柱塞在半径方向上的间隙，；为泵活塞与泵筒之间的半干摩擦力，N。
（2）冲次、冲程。高冲次增大了大了杆柱下行的阻力，加剧了杆管之间的摩擦程度及摩擦次数。另外，高冲次也可以造成抽油杆柱的惯性载荷增大、载荷变化频率加快，使抽油杆极产生弹性疲劳，缩短使用寿命。
（3）冲程。仅就冲程而言，长冲程会使抽油杆运动速度快，运动阻力增大，偏磨程度加剧，偏磨部位也就越大。实际生产过程中，冲次要与冲次匹配使用，冲次对杆管偏磨影响的影响程度要大于冲程的影响程度。
1.5原油物性
抽油井在生产过程中，随着井筒温度的降低，原油中的石蜡结晶析出是一种必然现象，这些东西一般会附着在油管、抽油杆的表面，对抽油杆的下行起到阻碍作用。原油含蜡量越高、粘度越大，抽油杆与油管之间的偏磨就越严重。
1.6含水率升高
含水上升对偏磨的影响体现在三个方面，一是随着油井产出液含水上升， 产出液由油包水型换为水包油型， 管杆表面也由亲油性变为亲水性， 管杆表面失去了原有的润滑作用；二是井液含水增加的同时，比重也在增加，下冲程时抽油杆下行阻力增大；三是井液粘度与含水存在线性关系，在含水达到60-70%之前，粘度随含水上升而增加，这些因素都使得油井杆管偏磨加剧。
2防治措施
由于杆管偏磨是多种因素共同作用的结果，在对其进行防治时要对其进行充分考虑，多措并举，力求做到预防为主，综合治理。
2.1抽油杆扶正技术
在偏磨部位的抽油杆上应用扶正器、防偏磨接箍等防偏磨措施，使用扶正器和防偏磨接箍后，抽油杆与油管间的摩擦系数减小，从而延长了杆管的使用年限。 但其使用存在着如下几点不足: 扶正器对液流阻滞过大， 故下入数量受到限制；扶正器容易发生窜位，有扶正器措施的井仍存在着不少的杆偏磨；扶正器、防偏磨接箍本身也和油管发生不均匀偏磨( 故其不能转动) ，在摩擦破损后而掉落油管中，导致卡泵躺井。
2.2旋转井口或抽油杆技术
旋转井口技术是在作业时安装旋转井口， 依靠人力定期转动来使油管磨损点均匀偏磨；二旋转抽油杆技术是在悬绳器上安装抽油杆旋转器，保障抽油杆每天能自动旋转1-3圈，使抽油杆均匀偏磨。这种技术是将原来的点状偏磨改为面状偏磨，从而延长检泵周期， 但不能避免或降低偏磨，偏磨时间长了，依然会发生杆断、管漏等问题。
2.3使用加重杆 加重杆是防止底部抽油杆弯曲的有效方法，它能使杆柱中和点下移，提高下部抽油杆的稳定性，从而减轻偏磨。
2.4 抽汲参数合理化
在保持产液量不变的情况下，由短冲程、高冲次，改成长冲程、短冲次，减少偏磨次数，以达到延长油管和抽油杆使用寿命的目的。
2.5定期实施井筒清理措施
根据电流等动态资料变化，定期对井筒进行热洗、加清防蜡剂，降低井液粘度，使油井在比较好的状态下生产，减轻油井杆管偏磨现象的发生。
2.6加大杆管更换力度
对已经发生偏磨的抽油杆全部进行更换，同时更换偏磨严重的油管，对偏磨较轻的油管调到井口不易发生偏磨的部位使用。
3 结束语
油井杆管偏磨是井身结构、泵挂深度、抽汲参数、原油物性、含水等各种因素综合作用的结果；综合运用各种偏磨治理技术措施，才能较大幅度的降低偏磨程度，延长油井免修期。
参考文献：
[1]张琪.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1981，56～631.
[2]苗向辉，薛峰.管杆偏磨原因分析及防治对策[J].内蒙古化工.2008.13.43-45.
[3]郑岩，许春英.有杆泵抽油井防偏磨及腐蚀技术研究应用.河南石油，2004.6：92-93.
[4]迟世伟，周思柱，李洪波，王勇.杆式抽油机油管偏磨分析.机械工程师2006.12：35-36.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。