高冲次导致套管破损分析

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1、高冲次导致套管破损分析在有杆泵抽油井，活塞上行程时自由悬挂油管下部弯曲，并存在应力中和点。油管蠕动原因是接泵管子内部压力对管产生弯曲效应，油管内压力值是柱塞两端压差乘以柱塞而积。上冲程时，作用在汕管上的液柱载荷逐渐加在柱塞上，汕管卸载。在冲次人的时候，与泵筒联接的汕管柱下部受到一个向上的虚拟力（柱状载荷）作用而发生螺旋弯Illi变形，此时抽汕杆柱因受到较大的张力而棊本保持直线状态，这样就使杆为螺旋弯曲的管每隔一定距离就相互接触而磨损，并使油管在横向上冇个摆动。造成与套管碰触摩擦。冲次越大，摆幅越大。汕管与套管间的摩擦越严重。汕管自由悬挂产生汕管、套管、抽汕杆之间的多

2、重磨损，缩短其使用寿命在汕管自由悬挂的抽油井中，随着作用在油管上的液柱载荷和振动载荷的交替变化，油管除产生纵向仲缩外，整个管冷还会发生横向摆动，受井眼轨迹的限制，伸缩和摆动的结果直接导致油管和套管之间的磨。最易受磨损的部位是油管接箍，油管和套管内壁受到同样的磨损。同时，在油管内部，抽汕杆与汕管内壁也产生磨损。更为严重的是，在油管自由悬挂的油井中，常常发生油管扭曲现象。对有杆泵抽油系统,在柱塞的上行程，柱塞下部的泵筒形成相对真空，在液柱沉没压力下，油流经固定凡尔流向泵筒，筒内压力低于管外压力。而在柱塞上部，密封严密的柱塞以强力抽汲液体，使管内压力乂远远高于管外压力。柱

3、塞上下这种周而复始的压差作用，不断地使油管壁产生微弱的鼓胀和凹缩。虽然油管处于口重卜•的拉伸状态，但泵到中和点Z间的油管由于管内外压差、温升等综合因素导致的弯曲效应，仍避免不了汕管扭1111现象的发生。。肓到柱塞的下行程，游动凡尔打开，使管内压力得到平衡，iililli的汕管才在H重和液林载荷卞，拉直。在汕管扭

4、11

5、的油井中，抽油杆柱就彖从麻花状的油管中反复抽拉-•样，加剧抽油杆在油管中的磨损和油管在套管中的磨损；同时，加大了抽油杆的拉伸应力，增大了光杆的负荷；加大了变速箱的输出扭矩；增加了动力消耗。汕管扭illi是-•种不易被觉察和引起重视的微观现象，但由于载荷

6、交变频繁，长时间人量微观危害的积累却会缩短管材的使用寿命，肯至发生断、脱、漏失现象，直接危及有杆泵抽汕。通过统计近两年来胡状油［□高冲次抽油井油管外偏磨情况（见表1）,发现出现的3口因冲次过大，油管接箍磨套管内壁，导致套管破损的油井情况。H105-17：2010年2月、2011年4月两次作业均未发现汕管外偏磨的情况；冲次较低4.5次/min,2013年8月作业发现泵上笫28根接篩磨去3mm厚度;第27根管公扣以上磨出10cm氏的槽；比较3次作业前工作制度，泵径、冲程泵深未变的情况下，冲次调大后，生产了833天，导致套管破损。H40J井:2010年11月、2012年1

7、2月前后两次作业,前一次作业未发现油管外偏磨的情况，主要原因是免修期短，冲次并不低但潜在的隐患并未发现。后一•次作业发现起出汕管泵上第3（）根管接箍偏磨，，是因为冲次再次加人，导致汕管磨穿套管。油管自由悬挂危害甚大，要减少和消除由此带来的危害,。治理套竹与油管Z间偏像，防偏磨配套原则最简便易行的是降低冲次，降低汕管蠕动幅度，从而达到减少套管濟损机率。通常选用尼龙接箍式油管扶正，來避免套管磨损。本着“确保井下安全和强度、最大限度地减少套管懒损”的设计原则。其次，可以对汕管进行锚定。另处还可以加长尾管，降低泵上汕管中和点，降低汕管蠕动。通过计算汕管屮和点位置,适当加长尾

8、管长度。油管中和点位置（弯曲长度）少尾管长度、活塞两端压差（动液面）大小、泵径大小关系为H=Hl*F*Y（10Wa）.下而分析尾管偏轻导致的油管蠕动辭套管井例：H5-C39.该井2011年11月酸化酸化38mm泵升级至44的防砂泵,泵深由1798I：提至1580,尾管采用60.3mm管100m,尾管外偏磨发现于2013年1刀检泵(免修期444天)。泵上少22mm杆20根接箍偏懒，尾管冇不同程度的外偏磨(井段1583-1688),原工作制度：产状：。不同状态下管柱加重及蠕动量计算:一、泵深一定吋，允许尾管重计算：已知：P—筒内压力,MP;P—井液密度,kg/m3,可取

9、108;H一下泵深度，m；Pc—井口背压，MPa,—般可取Pc二2MPa;则筒内P二9・8x10_8pH+2(1.1)叭WJ5^B2P2+4(C<7]^x^P2)-BP(20)2.•a-K2p.■匸刘+J(10)Q・/F.(11)F=(z/4)CdfJ+D2)1(12)再由式(20)求得。。。最后由式(11)、(4.1)求得此下泵深度相应允许加尾管重量。<2)泵筲组自姦W2=0.024666(D4-&)L(3)式中，W,泵筒组自重，kg；&泵简壁厚，mm(在API规范中，泵簡幣厚&=6.35mm)jL泵筒计算长度，m(为计箕方便，一般取L=山于泵筒组自重占轴向栽