1、1螺杆泵井偏磨原因分析及对策研究摘要：本文针对孤岛油田螺杆泵示范区普遍存在的抽油杆、油管偏磨问题；分析了杆、管磨损的主要原因，认为螺杆泵偏磨的主要因素是在运转过程中油管弯曲、工作参数不合理及抽油杆旋转离心力作用所导致的，并提出了优化下泵参数、使用抗偏磨工艺等措施降低杆、管磨损发生几率。 关键词： 螺杆泵采油 管杆偏磨 孤岛油田 参数优化 螺杆泵又叫渐进式容积泵，比抽油机有更高的传动效率，地面驱动装置占地面积小，动力机构紧凑结构相对简单，安全性高。 孤岛油田开展大范围的螺杆泵举升工艺的应用试验，截止到目前共在油藏一区实施 124 口井。螺杆泵替代抽油机后，有效克服了孤岛油田疏松砂岩油藏高含水、出
2、砂量大、出聚腐蚀严重的问题，同时也引起管杆偏磨加剧的问题。据统计，2011 年螺杆泵示范区累计作业检泵 47 井次，其中因杆管磨损原因检泵的有 21 井次，分别占检泵井数和总开井数的45.9%及 22.4%。另外的 26 口井中 5 口井也存在偏磨现象。下面就产生杆管磨损原因进行一下分析： 1 磨损原因分析 1.1、油层物性及地质条件影响： 螺杆泵示范区所在的孤岛油田中一区是孤岛油田的主力开的油田，其中 Ng3-6 为正注聚单元，Ng3-4，Ng5-6 为注聚后续水驱聚单元，产出2液含水的高，矿化度高，金属电化学反应活跃，尤其在注聚见效区，随着见聚浓度及矿化度的升高，加剧了电化学反应速度，腐蚀
3、尤为严重，中一区 Ng7-10 单元含硫量达到 2.7%硫化腐蚀程度非常严重，这些因素直接加剧了抽油杆，油管的偏磨程度。 1.2、螺杆泵运动特性影响 1.2.l、转子偏心运动 螺杆泵的结构特征及转子的偏心运动特征，决定了转子以及与转子相连接的底部抽油杆做偏心旋转运动。转子的偏心在 3-l0mm 之间。由于油管与抽油杆间的环空有限，如不采取相应的措施，必然会导致底部抽油杆与油管之间的磨损。 1.2.2、离心惯性力作用 由于杆柱的质量中心偏离竖直井筒的几何中心线，在旋转过程中，质量偏心所产生的离心惯性力将使杆柱发生弯曲，当杆柱的弯曲挠度达到油管和杆柱的径向间隙时，杆柱将与油管发生摩擦。旋转杆柱的轴
4、向力是随着井深减少的。在横向力的作用下，杆柱发生弯曲，同时杆柱因弯曲刚度和拉压刚度将产生弹性恢复力，两者平衡时，杆柱弯曲中心线将以稳定的弓形面绕井筒轴线做公转，杆柱横截面将以稳定的转速杆柱弯曲中心线自转。当井较深，杆柱的长度相当大，杆柱弯曲和拉压刚度相对较小，即可认为杆柱中心线的弓形面将以地面转速绕井筒中心线旋转。此时在检泵时就会发现杆在管壁上呈圆周磨损的痕迹。当转速较高，不安装扶正器或扶正器布置较少时，离心惯性力引起的弯矩也就随之增加，导致杆柱弯曲，增加了杆管磨损的几率。 31.2.3、油管弯曲 孤岛油田生产区与居民区混建，螺杆泵示范区油井绝大多数在位于居民区附近，考虑到地面条件，斜井应用比
5、例较高，据统计，斜井比例达到 14.2%，部分井由于生产需要，下泵深度大于造斜点深度，造成油管弯曲。 对于直井而言，油管发生弯曲主要有两个原因，一是在钻井过程，施工质量差，井筒存在着“狗腿”现象，井筒的弯曲导致油管管柱弯曲；二是目前螺杆泵井普遍采用油管锚，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。显然，油管弯曲必然会使杆管之间产生接触载荷，从而导致磨损发生。 2.措施研究与应用 2.1、优化下泵参数 为保证螺杆泵能高效、长期正常运转，必须确定合理的下泵参数。从检泵原因分析可看出，要有效的减轻杆管磨损，防止杆断脱， 必须降低扭矩、弯矩，减少共振。 螺杆泵的转速是影响螺杆泵杆管偏
6、磨的最主要因素之一，随着转速增加有效扬程增大，可部分弥补因定子磨损造成的漏失，另一方面由于螺杆泵定、转子为过盈配合，转速增加加快了定子橡胶老化速度，在含砂磨蚀工况下，定子橡胶的磨损量与转速的平方成正比。因此螺杆泵一般采用低参数开井，待生产平稳后，逐渐调高生产参数。 为了减少偏磨，在满足供排要求的前提下，以低速为目标，选择泵型。需重新计算了各种泵型中低转速时，对应的实际排量，优选大泵，4降低转速。至 2012 年底优化设计下入 21 口井，借检泵时机换大泵 7 口井，平均转速为 87.5 r/m。在保证液量不下降的前途下，大大缓解了管杆偏磨程度。 2.2、螺杆泵示范区的配套工艺 针对偏磨严重油井
7、，我们重点在防偏磨工艺上进行了试验优选，跟据现场使用效果，优选连续杆配套内衬管和连续杆配套油管内衬铜套扶正器的防偏磨工艺进行推广应用。 2.2.1 连续杆配套内衬管 对于偏磨、腐蚀情况严重，免修期特别短的油井，推广应用了连续杆配套内衬管进行治理。连续杆取消了抽油杆接箍有两点好处，降低油流阻力，减小杆和泵的工作负荷，减小驱动装置的工作负荷，降低运转和作业费用.点接触变为线接触，有效延缓偏磨。 2.2.2 连续杆配套油管内衬铜套扶正器技术 对于偏磨情况较轻，排量较大的螺杆泵井。我们采用 28 连续杆配套铜套扶正器或高抗扭矩杆加扶正器。连续杆扶正器采用油管短节加内衬铜套形式，安装于油管之间，工作时连
8、续杆与铜套接触，避开了与油管之间的摩擦，减缓偏磨。 2.2.3 变频控制柜及软启动控制柜的应用 螺杆泵专用变频控制柜采用无级调参方式，可实现软停软启，软停机技术有利于杆柱缓慢释放反扭矩，有效减少杆管的撞击。调参只需旋转调速旋钮即可，而且调参前后的工作参数均可以在操作面板上读取，容易实现自动控制，方便管理，提高效率。示范区已应用变频控制器 575台，取得良好使用效果。 截至 2012 年 3 月底，共实施连续杆配套内衬管技术 31 井次，连续杆配套内衬铜套扶正器技术 23 井次，目前这些井均未因杆管磨损、杆断原因造成检泵。 3、结论及认识 3.1、螺杆泵井杆、管发生偏磨的根本原因是由于管杆存在的
9、接触载荷造成的，但接触载荷的产生及大小受到多种因素的综合影响，因此应该从多方面着手采取措施才能够有效地减轻杆、管磨损程度； 3.2、配套技术是用好螺杆泵举升工艺的关键，尤其是杆管柱优化配套技术的成功应用大大延长了油井免修期，虽然投入增加，但从长远看经济效益明显。 3.3、螺杆泵井防磨损技术在推广应用过程中，见到了良好效果，但因影响 杆、管磨损的因素较为复杂，还需要进一步细致深入研究。 参考文献 1王庆生（编译） 王亚华（审校）关于地面驱动螺杆泵杆管的纵向弯曲问题 国外油田工程2005 年 第 10 期 2殷宜平，吴壮坤 顾文忠 螺杆泵采油工艺技术应用研究及效果分析 试采技术2007 年 第 B07 期
