抽油机井杆管偏磨机理探究

《抽油机井杆管偏磨机理探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、抽油机井杆管偏磨机理探究摘要：抽油杆管偏磨已经是影响抽油机井正常生产的一个重要因素，在总结了抽油机井杆管偏磨的特点之后，从机械磨损方面分析杆管偏磨产生的机理。关键词：抽油机井偏磨机理杆管偏磨抽油机井采油是世界石油工业的传统的采油方式，也是迄今为止一直占主导地位的人工举升方式。抽油机井采油系统采用抽油杆上下运动向井下抽油泵传递动力，油田实际生产中偏磨所产生的巨大破坏作用，使该问题受到各油田的普遍关注，成制约油田发展的重要因素。一、抽油杆管偏磨的特点抽油机井的直井中造成抽油杆偏磨的原因除了油管弯曲和局部井斜之外，主要还有抽油机下行程中，抽油杆所受到的多种向上的力，如液体对

2、抽油杆底部的浮力、抽油泵游动阀的阻力以及柱塞的摩擦力等，向上的力阻碍抽油杆柱，致使下部的抽油杆柱受压发生螺旋弯曲变形，从而使下部螺旋弯曲的抽油杆柱与相应位置的油管相互接触而偏磨。上部抽油杆柱因受重力等而受拉，基本保持直线状态。目前，许多抽油杆偏磨的油井，井斜度小，没有套变的影响，而且大多数油井油管的底部都有尾管，能抵消一部分虚拟力，加上油管和抽油杆尺寸、受力的差异，在大多数油井中，抽油杆柱的偏磨主要由下行程抽油杆柱的螺旋弯曲变形所引起。从磨损后抽油杆的截面形状看，大部分抽油杆属单侧磨损，即抽油杆偏磨。当抽油杆在油管内做上、下往复运动时，在弯曲点处，抽油杆柱与油管柱相互

3、接触并相对滑动，接触点面积小，由此产生磨损，抽油杆柱的磨损应属粘着磨损。二、抽油杆管偏磨机理分析从对杆柱和油管的偏磨现象理论研究分析可以得出结论，机械磨损是抽油杆柱、油管柱失效的最主要原因，主要包括井身结构的限制、杆柱失稳、杆柱弹性变形等，研究机械磨损，对于制定治理杆管偏磨技术方案起着至关重要的作用。1・井身结构限制实际上，钻井生产的过程中很难保证井身完全垂直，这样套管在某一段就会出现弯曲现象，其后下入的油管也会随着套管弯曲，且当弯曲段出现在泵以上，由于抽油杆在油管中的上下往复运动，会造成杆管之间的接触摩擦。弯曲段的弯曲角度越大，抽油杆与油管之间的磨损就越严重。这种磨

4、损发生在抽油杆的上下两个冲程中，磨损是较严重的。近些年，随着开发的需要，斜井、定向井、侧钻井数的不断增加,导致杆管偏磨油井不断增加。由于油井本身存在井斜、狗腿、套变等井况因素，导致油管在井筒内发生偏移，而油管内的抽油杆在重力作用下趋于垂直，致使管杆接触磨损。这种偏磨可提前对油井井身轨迹进行测量，做好预防措施，一般不会给生产造成太大损失。这里需要说明的是，在直井上也避免不了偏磨。2•杆管受力运动失稳弯曲抽油杆的运动失稳弯曲产生于下行过程，下冲程时，在中和点以上抽油杆是拉伸状态，中和点以下的抽油杆受压而弯曲。由于抽油杆弯曲，使得抽油杆与油管发生偏磨。如果油井结蜡、油稠等问

5、题都会造成抽油杆下行阻力增大，促使抽油杆失稳弯曲，最终导致杆管偏磨现象的发生。如果油井出砂，会加重偏磨现象。抽油杆上的作用力是抽油机的运动参数、下泵深度、杆柱组合、油井液体物性等的综合反映，它能直接影响着抽油杆中和点（应力零点）的位置，当受向上的力大时，中和点的位置靠上，抽油杆在下冲程过程中发生弯曲变形的概率就大，造成管杆磨损的概率就大。抽油系统在工作中，由于杆管在径向上基本上不发生转动，抽油杆有规律地作上下往复运动，造成杆管总是在同一方向、同一部位上发生摩擦，很容易造成摩擦部位的杆管失效。3.油井生产参数造的影响抽油机正常工作时，抽油杆在上、下冲程过程中的受力情况是

6、不同的。上冲程时，泵上液柱载荷作用在抽油杆上，抽油杆受拉，整个杆柱基本呈直线状态。下冲程时，抽油杆主要受二个方向的力，一个是自身向下的重力，另一个是向上的力，这个向上的力取决于井下工况的多种因素，其中油井生产参数中的冲次越高、产生的阻力就越大，偏磨的部位就越多，同时偏磨的次数增多，加快磨损。4.油管弯曲的影响抽油杆上冲程时，游动阀关闭、活塞向上推动油管内的产出液上移。由于管内介质的重力转移到抽油杆上，油管受到向上的力有浮力、管内产出液的摩阻和泵活塞摩擦力，这些向上的力与油管重力向抵消，油管存在一个中和点，油管中和点以下发生弯曲。油管失稳弯曲造成的偏磨主要局限于泵上部附

7、近。目前，许多杆管偏磨的油井，油管的底部设有尾管，中和点下移，从而避免泵上油管弯曲，因此油管弯曲的影响一般认为较小。3.抽油杆柱振动的影响抽油杆柱的振动有两种情况，一是抽油杆柱的变速运动及承受交变载荷将使杆柱产生振动，一个行程振动6-8次；二是液击振动，液击是由于上行程时泵未完全充满所引起。当下行程开始后，整个液体和杆柱载荷充当了“自由落体”通过一段"空洞”向下运动，直到柱塞击中泵筒内的液面，此时游动阀被打开，杆柱载荷突然传送到油管上，引起杆柱载荷的急剧下降，同时释放出振动波传至整个井下抽油系统。液击振动产生的危害包括杆发生弯曲，在接头附近断裂,杆管