抽油机井管杆偏磨与防治策略

（大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙江 大庆 163414）

摘  要：我国各地区各大油田在开发过程中，遇到了抽油机井管杆偏磨问题，这个问题成为限制油田开发的主要原因之一。为了更快的解决这一问题，各地区的油田纷纷针对这一问题展开了研究。但各个油区的情况不同，工作的制度也不一样，导致抽油机井管杆防偏磨方面差距较大，并没有建立一个通用型较高的防治措施。只有针对不同的油田情况，选择合适的防偏磨措施，才能从一定程度上降低抽油机井管杆偏磨问题出现的次数，增加抽油机的使用期限，降低抽油机维护费用，为后期油田的开发提供有效的支持。本文首先对抽油机井管杆偏磨的原因进行分析，提出抽油机井管杆偏磨的防治措施，为相关技术人员提供参考。

关键词：抽油机；井管杆偏磨；原因及防治措施

抽油机作为油田开发领域的一项通用技术，其具有一定的传统性，技术比较成熟，适用范围也比较广，在油田开发过程中占有一定的优势。然而，抽油机井管杆偏磨问题时常出现，甚至造成了抽油机井管杆断脱、漏失等情况，缩短了抽油机的使用期限，增加了抽油机的后期维护费。随着我国各地区油田的不断开发和利用，抽油机井管杆偏磨情况在油田开发的后期逐渐明显，因为井管杆偏磨问题导致的开发作业量逐渐增多，使油田开发过程中的维护成本不断增高，严重限制了各地区油田后期开发工作的顺利进行。因此各大油田针对抽油机井管杆偏磨问题，投入了大量的防治措施和设备，但由于各油田的情况不同，导致各地方的防治措施具有一定的局限性。为了更好的解决这一个问题，对井管杆偏磨原因进行分析，并提出相应的防治措施，为抽油机井管杆偏磨防治工作的开展奠定重要基础。

1  抽油机井管杆偏磨的原因

1.1 受井身结构的影响

我国各地区油田在开发过程中，除了会使用垂直井外，还有部分油田选用斜井结构，确保油田开发过程中的科学合理性。在抽油杆自然井斜内，油管与垂直的面存在着一定的角度，受抽油杆自身重力的影响，对油管的内壁产生了一定的压力，导致抽油杆经常与油管的内壁相触碰，在抽油杆往返抽油的过程中，抽油杆与油管内壁的摩擦程度逐渐加大，可能会导致抽油杆外表面磨损直接断裂，或者导致油管内壁磨损严重，甚至穿孔失效。除了部分抽油机井管杆偏磨受自然井斜的影响外，还有部分受地层运动的影响，使套管发生偏移，间接的挤压到油管，使油管发生一定程度的偏移，造成了井管杆偏磨。

1.2 受抽油杆运动规律的影响

在抽油杆做反复抽油运动的过程中，使井管杆发生偏磨。其中“失稳”是发生偏磨的主要因素。当抽油杆往下做冲油运动时，其中部和上部的悬点承受抽油杆的重量，受拉力的影响，抽油杆逐渐弯曲变形。然而下部的抽油杆所受自身重力的惯性较小。当抽油杆做下冲运动时，下部分的抽油杆继续做着上冲的运动[1]。导致抽油杆出现弯曲的现象而形成了“失稳”情况。抽油杆在运动过程中不断的弯曲再恢复再玩区。久而久之，便改变了抽油杆的振动频率，使抽油杆容易在工作过程中发生频率共振，一定程度上加大了抽油杆的变形次数，“失稳、共振”两种现象相继出现，导致井管杆偏磨现象进一步严重。而“失稳”所引发的抽油机井管杆偏磨问题是抽油机的主要偏磨形式即原因，相关技术团队必须给予高度的重视。

1.3 受泵径的影响

不同泵径的抽油泵，在油管内的面积不同，小泵径的抽油泵其底端的截面积较小，相应的受还空液柱压力也较小，在运动过程中，抽油杆下端的柱塞与泵桶产生的摩擦力较小。两者的中和点比起泵径较大的抽油泵来说，要更低一些。泵径小的抽油杆的震动频率较小，而发生“失稳”现象的概率也相对降低了很多。然而抽油泵柱塞与泵桶产生的摩擦力，会随着抽油泵的直径而逐渐增加，导致抽油杆的中和点逐渐向井口的方向移动，增加了中和点与抽油杆底端之间的距离，使相应部分的经管杆容易出现弯曲的情况，增加了抽油机井管杆偏磨发生的概率。

1.4 受泵挂深度的影响

泵挂的深度对抽油机井管杆偏磨有着非常大的影响，井管杆偏磨情况发生的概率会随着泵挂的深度而逐渐增加。泵挂深度增加后，井身的结构对采出井的影响也逐渐突出，而井斜、地层运动等影响因素会随之增加。提升了套损与抽油杆，油管之间的摩擦力，提升的抽油机井管杆偏磨发生频率。除此之外，抽油杆的下行阻力会随着泵挂的深度而逐渐增大。导致抽油杆在下中程的运动中和点逐渐上移，使抽油杆的振动频率增加，稳定性逐渐降低，增加了“失稳”现象的发生频率。

1.5 受腐蚀磨损的影响

在实际的石油开采过程中，当开采所使用的机械设备进入到含水层进行作业时，大量的水分会随着机械而流入到抽油机中，水分会导致“水包油”情况的出现，容易在石油的原油中出现水分，而开采过程中，由于水分混合，长时间地暴露在空气中，加剧了杆管腐蚀的速度。除此之外，杆管之间的润滑油受水分的影响逐渐消失，加剧了钢管与抽油机之间的摩擦程度，而出现了偏磨的现象。虽然杆管在设计过程中设计人员会考虑到被腐蚀的问题，并对杆管涂抹了含有防腐效果的材料，但受采油实际工作环境的影响，有些防腐剂材料容易受到杆管之间的摩擦，而失去了原本的防腐蚀作用[2]。因此油管在长期的工作状态下，被腐蚀情况会更加严重，而出现孔洞、裂缝等现象。这一系列问题也是造成抽油机井管杆偏磨问题的原因。

1.6 受其他因素影响

抽油机井管杆偏磨情况除了受井身结构、抽油机运动、抽油泵泵径、泵挂深度等四个因素的影响，抽油泵工作性能的稳定性、采出井结蜡程度与井液含聚浓度也是影响抽油机井管杆偏磨的因素。当抽油泵的工作性能发生变化时，其泵效也会随之发生剧烈的变化，抽油杆受力情况也发生影响，而出现“失稳”情况引起偏磨。抽油杆在结蜡严重的采出井内做抽油运动时，会受距离的影响而产生抖动，而与抽油杆钢管接触，久而久之便产生了偏磨现象。采出井含聚浓度增加时，其井内液体的粘度也会随之增加，使采出井的受力点不断向井口移动，增加了“失稳”现象发生的概率。

2  抽油机井管杆防偏磨措施

各地区油田开发技术研究人员除了通过研制无杆举升方式来防治偏磨以外，还通过利用杆泵采油配套技术与杆管表面强化技术进行防偏磨实施。杆泵采油配套技术主要通过扶正、旋转或加重的原理，达到防偏磨的目的；而杆管表面强化技术主要是通过增强肝管表面的光滑度和抗磨度来实现防偏磨的目的。下面对以上各项技术进行分析。

2.1 杆泵采油扶正技术

常用的扶正技术主要是通过在抽油杆上安装扶正器来避免钢管之间的接触，经过部分油田对该项方法的实验证明，加装扶正器具有良好的扶正效果，一定程度上避免了纽卡扶正器存在的问题。而接箍式扶正器可以极大程度的避免杆管之间的直接接触，延长了杆管的使用期限。但接箍式扶正器的尺寸往往要比抽油杆大，在抽油井的井液经过接箍式扶正器时，会降低井液的流动面积，而增加了井液的流动阻力，增强了抽油杆下冲程的阻力。因此，杆泵采油扶正技术在排量较大的抽油机井内的应用效果一般。

2.2 杆泵采油旋转技术

杆泵采油旋转技术主要是通过抽油杆上下反复抽油运动时所产生的动能，将产生的动能利用特殊的装置设备转换为旋转的动能。使抽油杆或油管能够在控制的范围内进行旋转，通常情况下，抽油杆每日旋转3~5圈，油管每日旋转4度~6度左右[3]，能够使根管由单侧的摩擦转变为全部的摩擦，有效降低了杆管所受的局部的摩擦程度。根据调查资料显示，杆泵采油旋转技术曾在辽河油田曙光采油厂进行应用，并取得了较好的应用效果，因此杆泵采油旋转技术适用于泵挂深度大，油井沉没度较低的采出井。

2.3 杆泵采油加重技术

杆泵采油加重技术主要解决了抽油杆下冲程运动时，杆管中和点下部所产生的弯曲现象。通过寻找合适的加重块或者是加重杆，增加抽油杆的重量，让抽油杆在下冲程运动时，其自身的重力能够超过上冲程的阻力，使杆管的中和点逐渐下移，使其长期处于稳定的拉伸状态，减缓抽油杆的弯曲程度，降低“失稳”情况的发生频率，有效的防治井管杆偏磨问题。

2.4 杆管表面强化技术

杆管表面强化技术主要是通过在钢管的表面增加抗摩擦的图层，对抽油杆进行双向的保护接箍和超高分子内衬。而杆管表面涂层不仅能够增加抽油杆与杆管之间的抗摩擦承受能力，还能大幅度的减少杆管的摩擦系数，多方面的保护接箍的使用期限，使其使用时间达到普通接箍的20倍以上，通过调查资料显示，杆管表面强化技术在大港油田、中原油田的应用中都，取得了良好的成效[4]。除此之外，内衬油管技术可以随着超高分子聚乙烯材料的逐渐成熟，而受到越来越多的油田重视，内衬油管可以从一定程度上有效的降低干管与管壁接触时所产生的摩擦系数，对杆管起到了良好的多层保护作用，此项技术在辽河油田的应用中，取得了良好的成效。

2.5  对生产参数进行调节

通过对生产参数进行调节的方式，来防止抽油机井管杆偏磨问题。主要是通过对抽油机的冲成与冲速进行合理的调配，以此来达到优化生产质量的目标。生产参数调节方法，在低产井的运用次数较多，但此方法应用的前提是能够保证采出井的产液量。首先，在此基础上降低抽油杆的冲程，减小采出井的井液对抽油泵的阻力，使杆管的中和点点逐渐下移，减少抽油杆受压部分的长度与井口的距离。除此之外，生产参数调节还可以对抽油机的冲速进行合理的调配，降低抽油杆下冲程的运动频率，减少抽油杆发生共振次数，降低抽油杆与杆管之间的接触频率，可以优先的选择间抽技术。

2.6  防腐技术的应用

为了有效的解决因为腐蚀问题而出现的抽油机井管杆偏磨问题。部分油田常用的防腐方法是通过在油套的环形空间内加入缓蚀剂，缓蚀剂可以在抽油杆与油管的接触面产生一层防护膜，有效的保护抽油杆和油管避免受到直接的腐蚀，从而保护抽油机内部的金属结构。同时防护膜还可以对油管的内壁起到润滑的作用，有效的减少了抽油杆与油管之间的摩擦系数，降低了“失稳”的发生频率，极大程度的防止了抽油机井管杆偏磨问题。

综上所述，随着我国社会经济的不断增长，对石油的需求量逐渐增大。石油开采行业得到了迅速的提升。在石油的实际开采过程中，抽油机井管杆作为石油开采的重要组成部分，但我国各地区的石油开发工厂均出现了一定程度的抽油机井管杆偏磨问题。而出现抽油机井管杆偏磨的原因主要包括精神结构、运动规律、泵径、泵挂深度、腐蚀磨损等，除了这些状态下造成的杆管偏磨之外，抽油杆下冲程运动时所出现的“失稳”变形情况也是导致抽油机井管杆偏磨的主要原因。使抽油泵的泵径增加，泵挂加深。而有效的应用防偏磨装置，可以有效解决井管杆偏磨问题，但选择治理方法时，必须根据施工现场的实际情况，进行合理科学的选择。抽油机井管杆防偏磨措施主要包括杆管扶正技术、旋转技术、加重技术、钢管表面强化技术、生产参数调节、防腐技术等，其中组合式防偏磨措施在石油开采现场的应用中，取得了良好的成效，有效地发挥来防偏磨措施的作用，为石油开采的顺利进行提供保障。

参考文献

[1] 王羕.抽油机井杆管偏磨原因及治理措施探讨[J].石油石化节能,2020:1-5.

[2] 孙长平.抽油机杆管偏磨机理研究与治理对策[J].化学工程与装备,2019:66+109.

[3] 张美艳;.抽油机井杆管偏磨原因分析及治理[J].化学工程与装备,2019:64+74-76.

[4] 王宝军.抽油机井杆管偏磨原因分析及解决措施[J].石油石化物资采购,2019:66-66.