1、1油井偏磨研究与治理摘 要：油井主要以有杆泵开抽方式开采，油井偏磨普遍存在，由于受到井身结构、腐蚀结垢等因素加剧油井偏磨严重。本文重点对新木油田油井偏磨问题进行详细分析，总结油井偏磨特点，偏磨原因和偏磨因素，从机械磨损、腐蚀和稠油的影响，分析油井偏磨机理，优化抽油杆扶正器和防磨方式；根据改善井液环境的偏磨治理思路，研究了抽油机井偏磨的治理技术，包括油杆防磨技术，油管防磨技术，防腐抗磨技术，结合这些技术在新木油田广泛运用，取得良好的经济效益。 关键词：油井 偏磨 井身轨迹 井液环境 1.工作制度影响偏磨 1.1 冲次的影响 冲次快时抽油杆与油管相对摩擦的次数增多，磨损较快；而低冲次时，抽油杆与油
2、管摩擦次数减少，磨损较慢，管杆使用寿命相对较长。因此抽油井参数设计应满足“长冲程慢冲次”设计原则。 1.2 沉没度的影响 抽油井上行时，当沉没度较高时，沉没压力增大，泵内的吸入压力也增大，抽油杆受到的向上顶力增大，会导致抽油杆弯曲，造成杆、管偏磨加剧。下行时，由于固定阀关闭，此时沉没度对油管下部产生向上的顶力，此力对长径比很大的油管来说，足以使油管产生弯曲。实际生产中，在沉没度较高时，无论上冲程、下冲程均会加剧管杆管的偏磨。 22 井身轨迹影响偏磨 2.1 自然井斜 新木油田处于农业生产区，受到自然条件限制，油井钻井工程设计多采用定向井，目前 90%新井都是斜井。同时，正常的井身轨迹由“直-增
3、-稳”变为“直-增-降”等，在钻井过程中，随着钻井深度的增加，钻头与井口的同心度变差，从纵向上看，井筒是一条弯曲旋扭的线条。 2.2 定向井造斜 随着钻井技术的发展和油田开发需要，定向井不断增多，定向井井眼处于复杂的螺旋弯曲状态，尤其在造斜段，钻井井斜角和方位角的控制难度大，井眼曲率变化大，使井筒产生空间扭曲，抽油杆与油管发生摩擦，造成偏磨。 2.3 钻井质量差 钻井过程中，在油层顶部 100 米内，调整井斜角和方位角，提前做好中靶准备，导致井斜角变化大，在正常泵挂深度范围内，部分抽井泵挂恰好在井斜角差段，是造成此类井偏磨的主要原因。 3.井液环境影响偏磨 3.1 腐蚀影响 （1）细菌腐蚀 新
4、木油田采出水中滋生一种细菌：硫酸盐还原菌（SRB） 。该细菌对油井腐蚀危害最大。SRB 在无氧的环境下将水中无机硫酸盐还原成硫化氢.从而对系统造成腐蚀。 （2）高含水腐蚀 3油田开发进入高含水阶段，综合含水达到 90%以上，下行阻力变大、润滑状况恶化、井液腐蚀加剧了油井偏磨。当原油中乳化水含量高于74.02%时，井液由油包水转变为水包油，当管杆表面磨损，油水中的无机离子与抽油杆表面相接触，产生腐蚀，导致杆管表面粗糙，加剧磨损，偏磨和腐蚀相互作用，产生更大的破坏性。 3.2 结垢影响 产出液中碳酸钙的溶解度随着温度的升高和压力降低而减小，后者的影响尤为重要。油井生产时，产出液从井底到井口是一个温
5、度、压力下降的过程，在井筒中下部产出水中的成垢离子结合形成难溶盐析出如碳酸钙等，导致结垢，这与现场发现井筒中下部结垢严重是一致的，其反应方程式如下： 抽油杆腐蚀结垢增大了抽油杆与油管之间的摩擦系数，摩擦力=摩擦系数*载荷，当载荷一定时，摩擦系数的改变直接影响到摩擦力的大小。 4.抽油杆防磨技术研究 4.1 扶正器形状优化 内导流扶正器无效防磨区进行导流，相比普通扶正器，接触面积增大，杆管正压力大大降低。可对比井分析，磨损速度下降 5.5 倍，磨损周期延长 5 倍多。 应用防磨效果分析 前 A12-10 井 2010 年 8 月 10 日管漏作业，原井使用浇注式扶正器，泵上 40 根测量外径 4
6、2mm，计算磨损速度 24.1mm/a。为增加抗磨性能使用内导流扶正器 50 块，该井 2011 年 3 月 17 日检泵，现场测试内导流扶4正器外径 54mm，计算磨损速度 4.43mm/a。 根据对比性分析，防磨周期按照扶正器位置分别计算，若扶正器在杆体中间则浇注式扶正器磨损周期是 0.78 年，内导流扶正器磨损周期是4.28 年；若扶正器在保护接箍则浇注式扶正器磨损周期是 0.32 年，内导流扶正器磨损周期是 1.64 年。 过流阻力分析 内导流扶正器过油面积是 1150 平方毫米，普通扶正器过油面积在10001200 平方毫米之间。统计现场应用井没有出现内导流出液孔堵塞现象。 4.2
7、扶正器材质优化 新木油田木南区块腐蚀结垢严重，加剧油井偏磨，该区块平均免修期只有 450 天，远低于我厂平均免修期 600 天，2013 年开始在腐蚀结垢严重油井使用碳纤维扶正器，该材料制成的扶正器具有强度高，韧性好、高耐磨、耐腐蚀、耐高低温性能。该材料比传统的尼龙或玻璃纤维增强尼龙扶正器的耐磨性提高了 1 倍，使用寿命延长了 2-3 倍。 4.3 扶正器数量优化 通过对联斜数据录进行三维展示，分析油井重点防磨井段，建立单井井下状况数据库，针对于重点井段采取缩短扶正器间距方法防磨。通过合理优化井下扶正器数量，减少悬点载荷。 5 油管防磨技术研究 5.1 聚乙烯油管防磨 完善聚乙烯内衬管配套治理
8、路线，增加过渡管，聚乙烯井段使用合5金接箍，聚乙烯管上普通管使用内导流扶正器。一是造斜点以下使用聚乙烯+镍基合金接箍；二是严重腐蚀井段使用 62mm 聚乙烯管+防腐杆+镍基合金接箍，过渡段使用 73mm 聚乙烯管 5 根（其中 3 根使用内导流扶正器） ，造斜点以下普通管井段使用新管+内导流扶正器。 5.2 非金属内衬油管防磨 非金属内衬油管使用高密度复合材料经过高温喷射到油管内壁，摩擦系数比普通油管小，具有减磨，防腐，防垢功能，并且内衬壁薄，抽油杆扶正器能够正常使用，扶正器与内衬油管表面均光滑，摩擦系数小，延长扶正器寿命。2011 年让 41 区块投产 7 口井，其中 5 口井使用非金属内衬油管+内导流扶正器配多功能悬绳器，目前免修期达到 730 天，另 2口井使用普通油管+浇注扶正器使用，检泵周期只有 240 天，并且扶正器和油管偏磨严重。 作者简介：蒲铭凯：2003 年毕业西南石油大学电子信息工程学士，2012 年毕业东北石油大学油气田开发工程硕士，吉林油田新木采油厂工艺所。
