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[摘 要]通过探讨螺杆泵井检泵与偏磨之间的关系,目的是延长螺杆泵井的使用寿命。方法是通过将螺杆泵的日常管理与作业修井紧密结合进行综合分析,得出结果:偏磨是导致螺杆泵井检泵的主要原因。而引起螺杆泵井偏磨的主要影响因素为螺杆泵运转过程中抽油杆、油管弯曲、工作参数不合理等问题。并在结论对螺杆泵井的偏磨问题,提出了防治措施:首先,要合理布置扶正器的安装位置。对于偏磨严重的井,采取全井加抽油杆扶正器的方法。其次,在日常管理上,应合理调整螺杆泵的转速。避免高转速高而导致抽油杆、油管的偏磨加重;另外,建议提高抽油杆材质的硬度,降低变形率;提高抽油杆及油管的硬度、耐磨度,从而降低偏磨等问题对螺杆泵的影响,保证油田稳产。
[关键词]螺杆泵、检泵原因、偏磨、综合分析、 防治措施
中图分类号:T9 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)43-0364-02
1.前言
本文研究的目的是降低偏磨对螺杆泵的影响。螺杆泵井偏磨的问题严重影响着油田生产。偏磨造成抽油杆接箍磨薄、磨碎、杆体磨细、断杆、油管磨漏等。致使作业周期缩短,经济成本增加,直接影响原油产量的主要原因(见图1)。预防和降低油井偏磨是保证螺杆泵井长期正常运转的重要途径。
统计资料显示,2013年,我们六厂二矿在用螺杆泵总井数708口,共发生检泵318口井,其中因偏磨检螺杆泵160井次占螺杆泵检泵井总数的50.3%。因此,螺杆泵井检泵的主要原因仍然是偏磨的问题(见表1)。
为了延长螺杆泵的使用寿命,降低经济成本,有必要对螺杆泵井杆、管偏磨的问题进行深入分析并加以解决。
2.螺杆泵的偏磨的问题
2.1 现状调查
从2013年螺杆泵井检泵情况统计表,可以看出:
2.1.1 水区井因偏磨问题检泵38井次,占该区块检螺杆泵井总数的62.3%。
2.1.2 聚区井因偏磨问题检泵31井次,占该区块检螺杆泵井总数的83.8%,该区块偏磨较重的原因是大泵、高转速。据统计,GLB1200及以上泵型因偏磨问题检泵19井次;从转速上看,因偏磨问题检泵井的平均转速94转/分钟,其中,转数在100转/分钟以上的为14井次。
2.1.3 北西块一区因偏磨问题检泵30井次,占该区块检螺杆泵井总数的46.9%,其中,偏心螺杆泵检泵23井次,常规螺杆泵,检泵7井次。首先,该区块偏心螺杆泵井数量过多,偏磨较重,其次,单管井洗井质量差,从现场施工看,管、杆结蜡严重,螺杆泵运转阻力增大,从而使管、杆的偏磨加重。
2.1.4 北西块二区因偏磨问题检泵61井次,占该区块检螺杆泵井总数的39.1%,其中,偏心螺杆泵检泵44井次,常规螺杆泵,检泵17井次。该区块偏磨较重的原因:首先,该区块偏心螺杆泵井数量过多,偏磨较重,其次,液面偏低,61口井的平均液面为616米,液面800以下的有24口井,转数在90转/分钟以上的有26口井,高转速,深液面加剧了偏磨。
2.2 分析原因
2.2.1 螺杆泵转速的影响
首先,由于螺杆泵本身的特殊结构,使转子与定子之间存在一定的距离间隙,转子需要抽油杆传送扭矩,来实现螺杆泵的正常工作。当抽油杆柱旋转时,由于质量偏心产生惯性离心力,抽油杆柱在离心力的作用下,产生的弯曲度超过这个间隙极限时,就会发生抽油杆与油管的磨擦,导致抽油杆与油管的连续性磨擦即偏磨。
结合现场偏磨情况,大排量螺杆泵与中、小排量螺杆泵相比,在运转过程中转子的离心惯性力要大的多,这也是现场大排量螺杆泵井发生杆、管偏磨比较严重的主要原因之一。
其次,螺杆泵在工作时由于转子离心惯性力的存在,使得抽油杆柱产生周期性的横向振动,作用的强度自下而上逐渐减弱,这也是杆、管发生偏磨部位大多集中在杆柱中、下部的主要原因。
因此,螺杆泵的转速应控制在合理的范围。
2.2.2 油管弯曲。
一般情况下,油管发生弯曲主要有两个原因:一是在钻井过程中井筒本身存在着弯曲度;例如:杏11-31-斜丙461井,弯曲度:最大:2.0°/30m,平均弯曲度0.2°/30m,二是目前螺杆泵井普遍采用的支撑卡瓦(如图2),由于其坐卡方式(压油管头)决定了油管也会存在一定程度的弯曲。因为支撑卡瓦压缩管柱,使油管弯曲、受力状况差,特别是抽油杆易磨损油管,是造成油管磨漏、抽油杆磨脱的主要原因之一。
2.3 偏磨的防治措施
2.3.1 调整螺杆泵的转速
适当的转速会缓解抽油杆的偏磨,因为转速越高离心力越大,抽油杆的偏磨越重。因此,在日常管理中,我们根据实际情况,对螺杆泵的转速加以调整,避免转速高,以减轻抽油杆的偏磨。尤其是大泵要合理地降低转数。
2.3.2 合理布置抽油杆扶正器
技术关键:扶正器的布置要合理。 扶正器的安装位置分别是抽油杆的接箍上、杆体上以及短接上。由于发生偏磨的抽油杆大多数位于中、下部,因此应在抽油杆柱的中、下部进行适当加密布置。对于偏磨严重的井,采用全井加装扶正器的方法。
抽油杆扶正器有三种:接箍式扶正器、短接式扶正器、插板式扶正器、复式杆扶正器。其中,复式杆扶正器因其效果较好,目前广泛使用。
2.3.3 油管锚定方式的合理选择
目前螺杆泵井所应用的支撑卡瓦属于压缩式油管锚,它可以使管柱产生附加弯曲,但工作可靠性高。螺杆泵管柱调距器的使用缓解了这一问题。
螺杆泵管柱调距器工作原理:使用时将它连接在油管头下面,下完油管后,坐封支撑卡瓦时只要油管头在四通以上的方余不超过260mm,就可以在井口旋转管柱,通过调距器内部的螺旋机构来调整管柱的方余高度,可缓解有关的弯曲度。 2.3.4 选泵时按照加大一级的原则进行选泵
在选井选泵过程中,应该按照加大一级的原则选择泵型,从而获得较低的输出转速。不但能够降低杆、管偏磨程度,而且有利于延长泵的使用寿命。
2.3.5 维持螺杆泵井合理的动液面深度
在螺杆泵生产过程中维持合理的动液面深度能够有效地降低杆、管偏磨程度,但应该在较低的工作转速下获得。
2.3.6 加强螺杆泵井的施工现场监督
螺杆泵井作业施工时,我们及时对施工现场的进度等情况进行了解并做好记录,以提高螺杆泵井的作业施工质量,延长螺杆泵井的使用寿命。
2.4 效果调查和经济效益
2.4.1 据调查统计资料显示,2014年1-6月份,我们六厂二矿在用螺杆泵总井数709口,共发生检泵102井次,其中因偏磨检螺杆泵44井次,占螺杆泵检泵井总数的43.1%(见表2)。
从螺杆泵井检泵情况统计表,可以看出:
2014年水区井因偏磨问题检泵7井次,占该区块检螺杆泵井总数的46.7%,与2013年该区块检泵百分数的差值为:46.7%—62.3%=-15.6%
聚区井因偏磨问题检泵7井次,占该区块检螺杆泵井总数的77.8%,与2013年该区块检泵百分的数差值为:77.8%—83.8%=-6%
北西块一区因偏磨问题检泵14井次,占该区块检螺杆泵井总数的38.9%,与2013年该区块检泵百分数的差值为:38.9%—46.9%=-8%
北西块二区因偏磨问题检泵16井次,占该区块检螺杆泵井总数的38.1%。与2013年该区块检泵百分数的差值为:38.1%—39.1%=-1%
通过上面的分析对比可以看出,2014年上半年因偏磨的检泵百分数呈下降趋势,效果良好。
2.4.2 经济效益
如果2014年1-6月份,偏磨率仍然停留在50.3%上,那么今年1-6月份,因偏磨施工的螺杆泵井将达到:102井次×50.3%=51.3井次。
实际偏磨44井次。平均每井次(包括材料费、施工费、原油产量损耗)按15万元计算:
节约资金=(51.3-44)×15万元=109.5万元
由此可见,降低螺杆泵偏磨率,可以降低经济成本,提高螺杆泵的使用寿命,确保原油高产、稳产。
3.结论与建议
3.1 合理地调整螺杆泵的转速,选泵时,按照加大一级的原则选择泵型,从而获得较低的输出转速。以减轻抽油杆的偏磨。
3.2 螺杆泵井作业施工时,抽油杆扶正器的位置要合理,对于偏磨严重的井,可采取全井加抽油杆扶正器的方法。
3.3 要加强现场监督,保证施工质量。
3.4 建议提高油管的耐磨度,以降低偏磨对螺杆泵的影响。
3.5 建议提高抽油杆、油管材质的硬度及耐磨度,从而降低抽油杆和油管变形率和材料磨损。
总之,降低螺杆泵井偏磨率,延长作业周期,可以提高螺杆泵的使用寿命,降低经济成本,对确保原油高产、稳产具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 赵丹,雷武钢.抽油井杆管偏磨原因及防治措施[J].长江大学学报(自科版),2009,6,4.
[2] 陈涛平,胡瑾帮.采油工程.石油工业出版社,2000,2.
[3] 陈元平,地质原油的物性.石油工业出版社,2000.11.
[关键词]螺杆泵、检泵原因、偏磨、综合分析、 防治措施
中图分类号:T9 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)43-0364-02
1.前言
本文研究的目的是降低偏磨对螺杆泵的影响。螺杆泵井偏磨的问题严重影响着油田生产。偏磨造成抽油杆接箍磨薄、磨碎、杆体磨细、断杆、油管磨漏等。致使作业周期缩短,经济成本增加,直接影响原油产量的主要原因(见图1)。预防和降低油井偏磨是保证螺杆泵井长期正常运转的重要途径。
统计资料显示,2013年,我们六厂二矿在用螺杆泵总井数708口,共发生检泵318口井,其中因偏磨检螺杆泵160井次占螺杆泵检泵井总数的50.3%。因此,螺杆泵井检泵的主要原因仍然是偏磨的问题(见表1)。
为了延长螺杆泵的使用寿命,降低经济成本,有必要对螺杆泵井杆、管偏磨的问题进行深入分析并加以解决。
2.螺杆泵的偏磨的问题
2.1 现状调查
从2013年螺杆泵井检泵情况统计表,可以看出:
2.1.1 水区井因偏磨问题检泵38井次,占该区块检螺杆泵井总数的62.3%。
2.1.2 聚区井因偏磨问题检泵31井次,占该区块检螺杆泵井总数的83.8%,该区块偏磨较重的原因是大泵、高转速。据统计,GLB1200及以上泵型因偏磨问题检泵19井次;从转速上看,因偏磨问题检泵井的平均转速94转/分钟,其中,转数在100转/分钟以上的为14井次。
2.1.3 北西块一区因偏磨问题检泵30井次,占该区块检螺杆泵井总数的46.9%,其中,偏心螺杆泵检泵23井次,常规螺杆泵,检泵7井次。首先,该区块偏心螺杆泵井数量过多,偏磨较重,其次,单管井洗井质量差,从现场施工看,管、杆结蜡严重,螺杆泵运转阻力增大,从而使管、杆的偏磨加重。
2.1.4 北西块二区因偏磨问题检泵61井次,占该区块检螺杆泵井总数的39.1%,其中,偏心螺杆泵检泵44井次,常规螺杆泵,检泵17井次。该区块偏磨较重的原因:首先,该区块偏心螺杆泵井数量过多,偏磨较重,其次,液面偏低,61口井的平均液面为616米,液面800以下的有24口井,转数在90转/分钟以上的有26口井,高转速,深液面加剧了偏磨。
2.2 分析原因
2.2.1 螺杆泵转速的影响
首先,由于螺杆泵本身的特殊结构,使转子与定子之间存在一定的距离间隙,转子需要抽油杆传送扭矩,来实现螺杆泵的正常工作。当抽油杆柱旋转时,由于质量偏心产生惯性离心力,抽油杆柱在离心力的作用下,产生的弯曲度超过这个间隙极限时,就会发生抽油杆与油管的磨擦,导致抽油杆与油管的连续性磨擦即偏磨。
结合现场偏磨情况,大排量螺杆泵与中、小排量螺杆泵相比,在运转过程中转子的离心惯性力要大的多,这也是现场大排量螺杆泵井发生杆、管偏磨比较严重的主要原因之一。
其次,螺杆泵在工作时由于转子离心惯性力的存在,使得抽油杆柱产生周期性的横向振动,作用的强度自下而上逐渐减弱,这也是杆、管发生偏磨部位大多集中在杆柱中、下部的主要原因。
因此,螺杆泵的转速应控制在合理的范围。
2.2.2 油管弯曲。
一般情况下,油管发生弯曲主要有两个原因:一是在钻井过程中井筒本身存在着弯曲度;例如:杏11-31-斜丙461井,弯曲度:最大:2.0°/30m,平均弯曲度0.2°/30m,二是目前螺杆泵井普遍采用的支撑卡瓦(如图2),由于其坐卡方式(压油管头)决定了油管也会存在一定程度的弯曲。因为支撑卡瓦压缩管柱,使油管弯曲、受力状况差,特别是抽油杆易磨损油管,是造成油管磨漏、抽油杆磨脱的主要原因之一。
2.3 偏磨的防治措施
2.3.1 调整螺杆泵的转速
适当的转速会缓解抽油杆的偏磨,因为转速越高离心力越大,抽油杆的偏磨越重。因此,在日常管理中,我们根据实际情况,对螺杆泵的转速加以调整,避免转速高,以减轻抽油杆的偏磨。尤其是大泵要合理地降低转数。
2.3.2 合理布置抽油杆扶正器
技术关键:扶正器的布置要合理。 扶正器的安装位置分别是抽油杆的接箍上、杆体上以及短接上。由于发生偏磨的抽油杆大多数位于中、下部,因此应在抽油杆柱的中、下部进行适当加密布置。对于偏磨严重的井,采用全井加装扶正器的方法。
抽油杆扶正器有三种:接箍式扶正器、短接式扶正器、插板式扶正器、复式杆扶正器。其中,复式杆扶正器因其效果较好,目前广泛使用。
2.3.3 油管锚定方式的合理选择
目前螺杆泵井所应用的支撑卡瓦属于压缩式油管锚,它可以使管柱产生附加弯曲,但工作可靠性高。螺杆泵管柱调距器的使用缓解了这一问题。
螺杆泵管柱调距器工作原理:使用时将它连接在油管头下面,下完油管后,坐封支撑卡瓦时只要油管头在四通以上的方余不超过260mm,就可以在井口旋转管柱,通过调距器内部的螺旋机构来调整管柱的方余高度,可缓解有关的弯曲度。 2.3.4 选泵时按照加大一级的原则进行选泵
在选井选泵过程中,应该按照加大一级的原则选择泵型,从而获得较低的输出转速。不但能够降低杆、管偏磨程度,而且有利于延长泵的使用寿命。
2.3.5 维持螺杆泵井合理的动液面深度
在螺杆泵生产过程中维持合理的动液面深度能够有效地降低杆、管偏磨程度,但应该在较低的工作转速下获得。
2.3.6 加强螺杆泵井的施工现场监督
螺杆泵井作业施工时,我们及时对施工现场的进度等情况进行了解并做好记录,以提高螺杆泵井的作业施工质量,延长螺杆泵井的使用寿命。
2.4 效果调查和经济效益
2.4.1 据调查统计资料显示,2014年1-6月份,我们六厂二矿在用螺杆泵总井数709口,共发生检泵102井次,其中因偏磨检螺杆泵44井次,占螺杆泵检泵井总数的43.1%(见表2)。
从螺杆泵井检泵情况统计表,可以看出:
2014年水区井因偏磨问题检泵7井次,占该区块检螺杆泵井总数的46.7%,与2013年该区块检泵百分数的差值为:46.7%—62.3%=-15.6%
聚区井因偏磨问题检泵7井次,占该区块检螺杆泵井总数的77.8%,与2013年该区块检泵百分的数差值为:77.8%—83.8%=-6%
北西块一区因偏磨问题检泵14井次,占该区块检螺杆泵井总数的38.9%,与2013年该区块检泵百分数的差值为:38.9%—46.9%=-8%
北西块二区因偏磨问题检泵16井次,占该区块检螺杆泵井总数的38.1%。与2013年该区块检泵百分数的差值为:38.1%—39.1%=-1%
通过上面的分析对比可以看出,2014年上半年因偏磨的检泵百分数呈下降趋势,效果良好。
2.4.2 经济效益
如果2014年1-6月份,偏磨率仍然停留在50.3%上,那么今年1-6月份,因偏磨施工的螺杆泵井将达到:102井次×50.3%=51.3井次。
实际偏磨44井次。平均每井次(包括材料费、施工费、原油产量损耗)按15万元计算:
节约资金=(51.3-44)×15万元=109.5万元
由此可见,降低螺杆泵偏磨率,可以降低经济成本,提高螺杆泵的使用寿命,确保原油高产、稳产。
3.结论与建议
3.1 合理地调整螺杆泵的转速,选泵时,按照加大一级的原则选择泵型,从而获得较低的输出转速。以减轻抽油杆的偏磨。
3.2 螺杆泵井作业施工时,抽油杆扶正器的位置要合理,对于偏磨严重的井,可采取全井加抽油杆扶正器的方法。
3.3 要加强现场监督,保证施工质量。
3.4 建议提高油管的耐磨度,以降低偏磨对螺杆泵的影响。
3.5 建议提高抽油杆、油管材质的硬度及耐磨度,从而降低抽油杆和油管变形率和材料磨损。
总之,降低螺杆泵井偏磨率,延长作业周期,可以提高螺杆泵的使用寿命,降低经济成本,对确保原油高产、稳产具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 赵丹,雷武钢.抽油井杆管偏磨原因及防治措施[J].长江大学学报(自科版),2009,6,4.
[2] 陈涛平,胡瑾帮.采油工程.石油工业出版社,2000,2.
[3] 陈元平,地质原油的物性.石油工业出版社,2000.11.