论文部分内容阅读
摘 要： 根据对抽油机井井况和工况的统计结果，对形成偏磨腐蚀的多种因素进行了较为系统的分析，提出了有针对性的措施，并在现场予以实施，有效地延长了抽油机井的检泵周期。
关键词： 油井；抽油杆；油管；磨损；腐蚀；对策
中图分类号： TE983
每年偏磨腐蚀井占频繁作业井的74%，占抽油机生产井数的44.7%，因偏磨腐蚀而造成油井检泵作业的工作量占全年检泵作业工作量总和的39.6%，管、杆的使用寿命也因偏磨腐蚀而缩短了40%～60%。每年由于油管和抽油杆偏磨腐蚀造成的直接经济损失近千万元，偏磨腐蚀已成为影响油田正常生产的重要因素之一。因此，应用新技术、新工艺减少偏磨腐蚀， 是降低采油成本的有效措施之一。
1引起偏磨腐蚀的因素
1.1井斜及偏磨的原因。（1）引起井斜的原因。a）井深结构因地面条件和油藏开发需要，近年来定向井和水平井逐年增多，泵下在造斜点以下，生产过程中管杆机械磨损严重，使油管杆偏磨导致躺井比例逐年攀升。b）地层蠕变.地层蠕变造成套管变形， 使井段出现弯曲变形，产生“狗腿子”；地层蠕变严重时会导致油井报废。
1.2 管杆受力运动。抽油杆在上冲程时，游动阀关闭，活塞带动油管内介质上移。由于管内介质的重力、油管与管内介质和抽油杆的阻力作用， 使抽油杆拉直， 而油管在中性点以下产生弯曲， 使管、杆接触而产生磨损。油管弯曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近，即中性点以下到泵位置。中性点位置又与泵以下尾管的长度有关。若尾管加长，则泵以下油管的质量增大，就可以把弯曲应力抵消。
1.3冲程与冲次的影响。在偏磨腐蚀的油井中，冲程短、冲次高时，偏磨的部位相对较小，偏磨次数频繁，磨损较严重，破坏力大。许多抽油机井的冲程为3.3m，冲次为6～8 m in- 1，磨损较严重。
1.4 产出液物性。随着开发时间的延长，产出液综合含水率不断上升，偏磨腐蚀的油井逐渐增多。其原因是， 当油井产出液含水大于74.2%时产出液换相，由油包水型转换为水包油型。也就是说，管、杆表面失去了原油的保护作用，产出水直接接触金属，腐蚀速度增加。摩擦的润滑剂由原油变为产出水，由于失去原油的润滑作用，油管内壁和抽油杆磨损速度加快，磨损严重。产出液矿化度高造成了腐蚀加剧偏磨。
1.5偏磨和腐蚀.a）管、杆偏磨， 使管、杆偏磨表面产生热能，从而使管、杆表面铁分子活化， 而产出液具有强腐蚀性，使偏磨处优先被腐蚀。b）由于偏磨处表面被活化， 成为电化学腐蚀的阳极，从而形成了大阴极小阳极的电化学腐蚀，而产出液是强电解质，具有强腐蚀性，对电化学腐蚀起到一个催化作用，更加剧了腐蚀。c）由于腐蚀， 使管、杆偏磨表面更粗糙，从而磨损更严重。
1.6缝隙腐蚀和冲蚀明显。由于产出液含水较高及产出液的强腐蚀性， 使油管、抽油杆螺纹联接处产生缝隙腐蚀； 另外，由于产出液对油管公螺纹外缘的冲刷作用， 再加上产出液的强腐蚀性， 发生冲蚀，易使油管公螺纹老化。油管螺纹联接处在偏磨腐蚀、缝隙腐蚀和冲蚀的综合作用下，易使该处产生油管断脱、刺漏。
1.7管、杆等的材质耐腐蚀性差，也是偏磨腐蚀的重要因素之一。由于油井的产出液具有强腐蚀性，而所用的油管耐腐蚀性能达不到要求，油管表层涂料的强度和耐蚀性较差，再加上许多油井存在偏磨，因此，油管腐蚀、磨损严重，甚至穿孔和磨蚀成裂缝。
2偏磨腐蚀防治对策
2.1加缓蚀剂
（1）油井“少量多次”加缓蚀剂是解决油井井筒和地面集输系统腐蚀的一种常用、有效方法。其原理是通过缓蚀剂加入到产出介质中，在金属表面形成一种致密薄膜，使金属本体与腐蚀介质隔离开来，以达到保护金属、防止腐蚀的目的。另外，通过油井缓蚀剂在油管内壁形成的保护油膜，起到润滑作用，达到减少磨损的目的。对偏磨腐蚀严重的油井，由于偏磨易使油管内壁形成的保护油膜破坏，失去润滑和保护作用，加药周期应进一步缩短。（2）缓蚀剂在油管内预膜防腐防偏磨措施。偏磨腐蚀严重的油井在作业时， 下泵后在油管内加入一定量（25 kg）的缓蚀剂，使之在油管内表面和抽油杆表面形成较厚的保护膜以达到预防腐蚀的目的，同时利用具有高润滑能力的保护膜，以达到减缓磨损的目的。
2.2 小排量电泵治理偏磨。综合治理井网得到完善，供液能力充足，系统液面提高，综合含水也随着提升，加剧了井筒的偏磨，采油矿从该油田筛选出偏磨严重的井进行举升方式的优化，改下小排量电泵井治理偏磨，取得了明显效果。平均免修期由治理前的189天延长到了目前的880天。虽然电泵井耗电量较高，但从总体效益以及生产管理上看，效果比较理想。
2.3空心杆采油。空心杆采油由于对选井要求比较高，要求井筒不结蜡、粘度低，泵挂浅，含水在80-90%之间等制约因素。
2.4 扶正接箍。扶正接箍是在抽油杆的接箍上， 增加了扶正防偏磨尼龙体。它的主要特点是拆装方便、扶正效果好，适用于抽油杆柱下部因压缩弯曲的防偏磨，而在中性点上部，使用寿命较短。对偏磨腐蚀严重的油井应根据井况不同，对以上扶正器配套使用。例如，W 10—21井，在抽油杆柱中性点的上部用KZX 型防偏磨扶正器和固定式扶正器， 下部用KBV 型固定式扶正器和扶正接箍。这样利用了各自的优点，克服了各自的缺点，达到既经济又防偏磨、延长检泵周期、延长管、杆使用寿命的目的。
2.5旋转井口装置。旋转井口装置是对改变油管偏磨位置，延长油管寿命的新型井口装置，它具有结构简单、操作容易的特点。该装置可以通过地面人力转动来改变油管与抽油杆的偏磨面，使磨损面均匀分布，从而达到延长油管使用寿命的目的；另外，已安装偏心井口的油井， 转动井口也可达到以上目的。对油井安装了旋转井口装置，每个月旋转90°。对装有偏心井口的抽油机井，每月也旋转90°，通过转动井口来改变管、杆的偏磨位置，达到良好的效果，检泵周期平均延长88d。
2.6合理调整生产参数
a）在保持产液量不变的情况下，由短冲程、高冲次、小泵，改成长冲程、低冲次、大泵，增加偏磨面积，减少偏磨次数， 以达到延长油管和抽油杆使用寿命的目的。近年来，共实施“长冲程，低冲次”的措施180井次，延长了检泵周期，取得了明显的效果。b） 增加泵下尾管长度，减少油管弯曲。一般尾管长度不少于200 m。c）在抽油杆柱底部加加重杆， 使抽油杆柱的中性点下移，减少抽油杆柱的弯曲。d）以改变抽油杆柱上接箍的位置， 来改变偏磨位置。抽油机井作业时，在活塞上面增加或去掉1个4 m的短节，来改变油管和抽油杆的偏磨位置，以延长油管和抽油杆的使用寿命。
3 结 论
a）抽油杆与油管偏磨腐蚀的主要原因是井斜、抽油杆柱弯曲、高含水和产出液的强腐蚀性。综合含水上升使偏磨腐蚀更加明显，而介质的强腐蚀性加速了偏磨腐蚀。b）加药防腐、尼龙扶正、管杆旋转、调整生产参数是防治偏磨腐蚀的有效措施， 具有显著的经济效益。c）根據具体井况，将KZX 型、KBV 型扶正器和扶正接箍配套组合使用，防偏磨效果好。
参考文献：
[1]李健康，郭益军，谢文献，有杆泵井管杆偏磨原因分析及技术对策，石油机械，2000，28（6）：32-33.
关键词： 油井；抽油杆；油管；磨损；腐蚀；对策
中图分类号： TE983
每年偏磨腐蚀井占频繁作业井的74%，占抽油机生产井数的44.7%，因偏磨腐蚀而造成油井检泵作业的工作量占全年检泵作业工作量总和的39.6%，管、杆的使用寿命也因偏磨腐蚀而缩短了40%～60%。每年由于油管和抽油杆偏磨腐蚀造成的直接经济损失近千万元，偏磨腐蚀已成为影响油田正常生产的重要因素之一。因此，应用新技术、新工艺减少偏磨腐蚀， 是降低采油成本的有效措施之一。
1引起偏磨腐蚀的因素
1.1井斜及偏磨的原因。（1）引起井斜的原因。a）井深结构因地面条件和油藏开发需要，近年来定向井和水平井逐年增多，泵下在造斜点以下，生产过程中管杆机械磨损严重，使油管杆偏磨导致躺井比例逐年攀升。b）地层蠕变.地层蠕变造成套管变形， 使井段出现弯曲变形，产生“狗腿子”；地层蠕变严重时会导致油井报废。
1.2 管杆受力运动。抽油杆在上冲程时，游动阀关闭，活塞带动油管内介质上移。由于管内介质的重力、油管与管内介质和抽油杆的阻力作用， 使抽油杆拉直， 而油管在中性点以下产生弯曲， 使管、杆接触而产生磨损。油管弯曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近，即中性点以下到泵位置。中性点位置又与泵以下尾管的长度有关。若尾管加长，则泵以下油管的质量增大，就可以把弯曲应力抵消。
1.3冲程与冲次的影响。在偏磨腐蚀的油井中，冲程短、冲次高时，偏磨的部位相对较小，偏磨次数频繁，磨损较严重，破坏力大。许多抽油机井的冲程为3.3m，冲次为6～8 m in- 1，磨损较严重。
1.4 产出液物性。随着开发时间的延长，产出液综合含水率不断上升，偏磨腐蚀的油井逐渐增多。其原因是， 当油井产出液含水大于74.2%时产出液换相，由油包水型转换为水包油型。也就是说，管、杆表面失去了原油的保护作用，产出水直接接触金属，腐蚀速度增加。摩擦的润滑剂由原油变为产出水，由于失去原油的润滑作用，油管内壁和抽油杆磨损速度加快，磨损严重。产出液矿化度高造成了腐蚀加剧偏磨。
1.5偏磨和腐蚀.a）管、杆偏磨， 使管、杆偏磨表面产生热能，从而使管、杆表面铁分子活化， 而产出液具有强腐蚀性，使偏磨处优先被腐蚀。b）由于偏磨处表面被活化， 成为电化学腐蚀的阳极，从而形成了大阴极小阳极的电化学腐蚀，而产出液是强电解质，具有强腐蚀性，对电化学腐蚀起到一个催化作用，更加剧了腐蚀。c）由于腐蚀， 使管、杆偏磨表面更粗糙，从而磨损更严重。
1.6缝隙腐蚀和冲蚀明显。由于产出液含水较高及产出液的强腐蚀性， 使油管、抽油杆螺纹联接处产生缝隙腐蚀； 另外，由于产出液对油管公螺纹外缘的冲刷作用， 再加上产出液的强腐蚀性， 发生冲蚀，易使油管公螺纹老化。油管螺纹联接处在偏磨腐蚀、缝隙腐蚀和冲蚀的综合作用下，易使该处产生油管断脱、刺漏。
1.7管、杆等的材质耐腐蚀性差，也是偏磨腐蚀的重要因素之一。由于油井的产出液具有强腐蚀性，而所用的油管耐腐蚀性能达不到要求，油管表层涂料的强度和耐蚀性较差，再加上许多油井存在偏磨，因此，油管腐蚀、磨损严重，甚至穿孔和磨蚀成裂缝。
2偏磨腐蚀防治对策
2.1加缓蚀剂
（1）油井“少量多次”加缓蚀剂是解决油井井筒和地面集输系统腐蚀的一种常用、有效方法。其原理是通过缓蚀剂加入到产出介质中，在金属表面形成一种致密薄膜，使金属本体与腐蚀介质隔离开来，以达到保护金属、防止腐蚀的目的。另外，通过油井缓蚀剂在油管内壁形成的保护油膜，起到润滑作用，达到减少磨损的目的。对偏磨腐蚀严重的油井，由于偏磨易使油管内壁形成的保护油膜破坏，失去润滑和保护作用，加药周期应进一步缩短。（2）缓蚀剂在油管内预膜防腐防偏磨措施。偏磨腐蚀严重的油井在作业时， 下泵后在油管内加入一定量（25 kg）的缓蚀剂，使之在油管内表面和抽油杆表面形成较厚的保护膜以达到预防腐蚀的目的，同时利用具有高润滑能力的保护膜，以达到减缓磨损的目的。
2.2 小排量电泵治理偏磨。综合治理井网得到完善，供液能力充足，系统液面提高，综合含水也随着提升，加剧了井筒的偏磨，采油矿从该油田筛选出偏磨严重的井进行举升方式的优化，改下小排量电泵井治理偏磨，取得了明显效果。平均免修期由治理前的189天延长到了目前的880天。虽然电泵井耗电量较高，但从总体效益以及生产管理上看，效果比较理想。
2.3空心杆采油。空心杆采油由于对选井要求比较高，要求井筒不结蜡、粘度低，泵挂浅，含水在80-90%之间等制约因素。
2.4 扶正接箍。扶正接箍是在抽油杆的接箍上， 增加了扶正防偏磨尼龙体。它的主要特点是拆装方便、扶正效果好，适用于抽油杆柱下部因压缩弯曲的防偏磨，而在中性点上部，使用寿命较短。对偏磨腐蚀严重的油井应根据井况不同，对以上扶正器配套使用。例如，W 10—21井，在抽油杆柱中性点的上部用KZX 型防偏磨扶正器和固定式扶正器， 下部用KBV 型固定式扶正器和扶正接箍。这样利用了各自的优点，克服了各自的缺点，达到既经济又防偏磨、延长检泵周期、延长管、杆使用寿命的目的。
2.5旋转井口装置。旋转井口装置是对改变油管偏磨位置，延长油管寿命的新型井口装置，它具有结构简单、操作容易的特点。该装置可以通过地面人力转动来改变油管与抽油杆的偏磨面，使磨损面均匀分布，从而达到延长油管使用寿命的目的；另外，已安装偏心井口的油井， 转动井口也可达到以上目的。对油井安装了旋转井口装置，每个月旋转90°。对装有偏心井口的抽油机井，每月也旋转90°，通过转动井口来改变管、杆的偏磨位置，达到良好的效果，检泵周期平均延长88d。
2.6合理调整生产参数
a）在保持产液量不变的情况下，由短冲程、高冲次、小泵，改成长冲程、低冲次、大泵，增加偏磨面积，减少偏磨次数， 以达到延长油管和抽油杆使用寿命的目的。近年来，共实施“长冲程，低冲次”的措施180井次，延长了检泵周期，取得了明显的效果。b） 增加泵下尾管长度，减少油管弯曲。一般尾管长度不少于200 m。c）在抽油杆柱底部加加重杆， 使抽油杆柱的中性点下移，减少抽油杆柱的弯曲。d）以改变抽油杆柱上接箍的位置， 来改变偏磨位置。抽油机井作业时，在活塞上面增加或去掉1个4 m的短节，来改变油管和抽油杆的偏磨位置，以延长油管和抽油杆的使用寿命。
3 结 论
a）抽油杆与油管偏磨腐蚀的主要原因是井斜、抽油杆柱弯曲、高含水和产出液的强腐蚀性。综合含水上升使偏磨腐蚀更加明显，而介质的强腐蚀性加速了偏磨腐蚀。b）加药防腐、尼龙扶正、管杆旋转、调整生产参数是防治偏磨腐蚀的有效措施， 具有显著的经济效益。c）根據具体井况，将KZX 型、KBV 型扶正器和扶正接箍配套组合使用，防偏磨效果好。
参考文献：
[1]李健康，郭益军，谢文献，有杆泵井管杆偏磨原因分析及技术对策，石油机械，2000，28（6）：32-33.