抽油杆偏磨机理及防偏磨技术研究现状

在石油开采过程中,有杆泵是目前应用最广泛的人工举升方法之一。有杆采油系统在石油和天然气行业中被认为是一项成熟的技术,具有易于应用、使用成本低等优势,在世界范围内应用普遍。但在实际运行过程中,抽油杆与油管之间的偏磨问题较为严重,由此带来的经济损失较大。通过对抽油杆产生偏磨的原因进行分析,总结了五大类最新的防偏磨技术,并提出了现有技术的发展方向,以期对生产实践起到一定的指导作用。

连接梁断裂失效分析

为探究某型航空发动机收扩喷口作动筒活塞杆端连接梁的断裂原因,结合断口,对装配过程、服役状态进行分析。结果表明:故障连接梁材质未见异常,其断裂模式为过载断裂。同时,发现与梁连接的作动筒外加螺母保险锁紧不佳,发生周向松动,导致衬筒内壁与活塞出现异常偏磨。综合分析表明:故障件活塞与衬筒发生异常偏磨引起活塞杆运动卡滞,故障组件外放喷口时活塞杆无法收缩,与之相连的梁中部因受到异常大的应力而发生断裂。

小套管油井杆管偏磨治理工艺技术

油井高含水开发阶段,抽油机井杆管偏磨严重影响油井正常生产,采用塑料内衬油管治理杆管偏磨取得良好效果,但塑料内衬管壁厚3.4~4.5m,减小了油管内径,限制了能够下入的抽油泵型号,对于小套管油井或进行过套管补贴的油井,限泵径情况更加严重,影响抽油机井采油工艺方案的实施。涂层油管的涂层壁厚约0.7mm,对油管内径影响较小,论文研究采用涂层油管治理偏磨的工艺技术,开展了室内试验,优选出激光熔覆油管,进行的现场应用取得良好效果。

利用低摩阻柱塞抽油泵提高泵效及防偏磨技术的应用

大庆油田杆管偏磨井数逐年增多,严重影响了聚合物驱采油效果和规模应用。对杆柱屈曲的原因、规律和偏磨状态以及偏磨机理进行了分析,研制并应用聚合物驱低摩阻柱塞泵解决了摩阻小、漏失量也小的难题。实施了防偏磨配套技术,研制了3种杆串在线测试仪,解决了杆管偏磨的问题,延长了杆管工作寿命,提高了泵效。

含水与沉没度对杆管偏磨的影响研究

通过对抽油机井最小载荷随含水和沉没度变化规律及杆管摩擦磨损规律的实验研究,找出了含水、沉没度对杆管偏磨的影响规律。高含水抽油机井在低沉没度条件下运行时,抽油泵因严重供液不足而产生液击,会加剧抽油杆柱振动,降低抽油机悬点最小载荷,从而减少抽油杆柱的轴向分布力与杆管产生偏磨的临界轴向压力,加大了下冲程时抽油杆柱下部受压段的长度,容易造成抽油杆柱屈曲而导致杆管偏磨。高含水是导致杆管偏磨速度加快的主要原因。

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明:抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。

三维井眼抽油杆扶正器间距配置计算方法

在抽油杆上加装扶正器可以减少杆管偏磨的影响,但扶正器的间距配置一直没有一个很好的设计方法,大多数油井都是凭经验进行安装,缺少理论支撑。从实际井眼参数出发,综合考虑抽油杆在三维空间中的受力弯曲情况,详细分析了抽油杆柱的轴向载荷和横向载荷,并且以抽油杆的横向变形量等于油管与抽油杆之间的环空间隙为扶正器配置的基本原则,进行扶正器间距配置的求解,以此理论为基础,考虑相关算法公式在计算机中的具体实现,编制了相应的计算机程序。通过软件实例计算,证明该计算方法可行,可以在油田进行试验性应用。

双河油田有杆泵井管杆偏磨的综合防治

根据双河油田部分油井油管和抽油杆易偏磨 ,造成管杆断脱、管柱漏失及频繁作业的生产实际 ,对管杆偏磨的原因进行了分析 ,认为造成管杆偏磨的因素主要有井身结构弯曲、油管螺旋弯曲、抽油杆螺旋弯曲以及工作参数不合理、产出液的高含水特性等。为此 ,结合生产实际提出了有效的防治措施 :(1)简化井下生产管柱 ;(2 )优化组合油管、抽油杆柱 ;(3)选择合适的井下工具 ;(4 )确定合理的生产参数。上述综合防治措施在现场应用 ,大大减缓了管杆偏磨 ,延长了油井检泵周期 。

有杆泵井偏磨腐蚀原因探析及防治

通过对胜利油田孤岛采油厂下馆陶单元抽油机井管杆偏磨腐蚀现状调查 ,分析造成管杆偏磨腐蚀的因素主要有井身结构、杆柱受交变载荷、产出液高含水及腐蚀介质等。为此 ,采取环空掺缓蚀剂、下镍磷镀油管及抽油杆、下塑胶抽油杆扶正器及下射流泵措施 ,取得了较好的效果 ,有效延长了抽油机井的检泵周期。

抽油杆管磨损问题的探讨及预防措施

根据对吉林油区部分油田的统计结果 ,对形成杆管磨损的多种因素进行了系统地分析。主要有机械磨损和腐蚀磨损。对于这类问题的出现 ,需要首先判别是机械磨损还是腐蚀磨损 ,然后才能有针对性地采取正确的预防措施。文章着重阐述两大磨损产生的原因 ,并提出具体的预防措施 ,在部分油田予以实施 ,有效地延长了抽油井的检泵周期 ,达到了预防杆管磨损的最佳效果 ,取得良好的经济效益。

抽油杆/油管耐磨涂层摩擦磨损特性试验研究

针对我国东部地区油田抽油杆 /油管井下偏磨严重这一实际情况 ,提出在抽油杆或油管接触表面进行喷涂耐磨涂层的防磨措施。在摩擦磨损试验机上进行了经喷涂工艺处理的抽油杆 /原油管、经喷涂工艺处理的油管 /原抽油杆试验以及未经处理的杆 /管的摩擦磨损试验。试验证明 ,经喷涂工艺处理的管与抽油杆进行摩擦时 ,耐磨性能较好 ,摩擦系数与磨损率都较低。

高含水原油对油管和抽油杆摩擦磨损性能的影响研究

在实验室考察了油井产出液含水量对抽油杆和油管摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了抽油杆和油管试样磨损表面形貌.结果表明:当油井产出液含水量处于70%～85%之间时,抽油杆和油管摩擦副的摩擦系数和磨损率随含水量增加呈增大趋势;当油井产出液含水量小于70%或大于85%时,摩擦系数和磨损率变化较小;油井产出液含水量对抽油杆和油管试样磨损表面形貌亦具有明显影响,当含水量较低(55%)时,抽油杆和油管磨损表面较光滑,存在少量犁沟;而当含水量较高(95%)时,磨损表面出现宽而深的犁沟,呈现严重粘着和擦伤迹象.

有杆泵井管杆偏磨规律实验研究

利用自行设计制造的管杆磨蚀试验机，对N80油管和F45钒接箍材料进行了磨蚀实验，获得了油井产出液中油水比和含砂量对管杆偏磨的影响规律；并对J55和N80油管进行丁腐蚀实验，获得了油田产出液pH值、矿化度对管杆磨蚀率的影响关系规律。实验结果表明：油井产出液油水比在5％-20％之间时，油水比越大，管杆的磨蚀率越小；含砂量在0-3％-1-5‰之间时，管杆材料的磨蚀率随着油井产出液含砂量的增加而增大；管杆材料的腐蚀率都随着油井产出液矿化度的增大而增大。

抽油机斜直井杆管接触与磨损力学模型

斜直井中抽油杆在上下往复运动过程中,轴向力周期性地拉压变化:受拉时,抽油杆在扶正器限制下被拉直,不与油管发生接触;受压时,当抽油杆所受的压力大于临界压力值,将发生失稳,失稳过大会与油管接触并伴有接触力。接触力的存在对抽油杆柱与油管的安全生产极为不利,特别是高含水油井,抽油杆与油管间发生水性研磨,将增加抽油杆的断脱几率或加快油管磨穿速度。从杆管接触理论关系出发,利用力矩原理,计算杆管接触力的大小;结合现场井下作业油管创口形态,建立理论示功图条件下的油管柱创口模型,预测油管磨穿时间,并利用缝隙流理论预测了漏失量。通过该方法计算得到的油管磨损理论创口形态与现场实际较为接近,针对复杂示功图可用近似标准示功图代替。

基于电参数的螺杆泵杆管偏磨预判研究

针对螺杆泵采油中存在的杆管偏磨问题,建立了基于电参数的抽油杆偏磨分析模型。通过模型分析发现:抽油杆扭矩和轴向力的变化都能反映工况的变化;抽油杆扭矩与沉没度正相关,与油管半径负相关;当扭矩和轴向力发生变化时,抽油杆的偏磨程度就会发生变化,该变化会在电流和有功功率参数中反映出来。结合现场故障井数据分析得出:有功功率对工况变化的敏感性强,尤其对中小驱动装置或电机轻载情况,比电流具有更强的反映工况变化的能力;当抽油杆磨断时,电流会有一定程度降低,而有功功率则产生明显突变;含蜡量、转速和沉没度偏高所引起的杆管偏磨监测曲线的变化趋势与基于电参数的抽油杆偏磨模型的分析结果一致。根据研究结果,提出用自动调速功能控制沉没度波动;通过控制系统自动调整螺杆泵转速的方法改变液面深度,使杆管磨损程度大幅度降低;应用自动连续监测方法确定螺杆泵井的合理热洗周期,从而预防含蜡量偏高所引起的杆管偏磨。

三维井眼抽油杆与油管防偏磨技术研究与应用

抽油杆、管偏磨主要受力学因素和油井产出物的影响,其根本原因是抽油杆、管之间的摩擦力造成的;偏磨点的预测模型由实测数据进行修正或标定使预测更加准确;降低抽油杆、管之间的偏磨方法主要是降低杆、管之间的摩擦力;降低抽油杆对油管的正压力采用传力式加重杆加重,使抽油杆中和点下移;使用抽油杆防偏磨节箍,降低了杆、管之间的摩擦系数;现场应用219口井表明,延长了检泵周期、提高了井下效率和经济效益。

HDPE内衬油管防治抽油机井杆管偏磨研究

高密度聚乙烯内衬油管既有塑料管耐腐蚀和耐磨性好的特点,又具有钢质油管的机械强度,在腐蚀偏磨严重的油井上应用取得了较好的效果。分析了内衬油管的结构、性能、防治偏磨的机理和特点,研究了与内衬油管配套的抽油机井工艺技术,对油田现场应用内衬油管出现的问题进行了分析。

抽油井管杆摩擦副耐磨蚀性能试验研究

对抽油井常用管杆材料以及表面处理后的管杆材料摩擦副耐磨蚀性能进行了试验研究,结果表明:J55与N80普通油管与QT60接箍配合时,接箍磨蚀最小;而无论与哪种接箍对磨,涂层油管最耐磨,并且与非调质钢(FG20)接箍磨蚀时,接箍最耐磨。

抽油杆管偏磨成因及解决措施研究综述

针对目前国内外抽油杆、管偏磨的成因,分析了目前采用的避免或减少抽油杆、管偏磨的方法与措施,旨在对不同抽油杆、管偏磨能有针对性地选择有效的防偏磨措施提供参考。

管杆偏磨机理研究及其防治

油田开发进入高含水期后，管杆偏磨是导致油井检泵作业的主要原因。文中详细分析了造成管杆偏磨的各种因素，有针对性地提出预防治理措施，并通过现场实践取得了较好效果。