抽油井管杆偏磨影响因素与治理对策研究

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1、抽油井管杆偏磨影响因素与治理对策研究【摘要】抽油机深井泵采油屮，油管与抽油杆偏磨是造成抽油机井躺井的一项主耍因素，通过对油管与抽油杆之间偏磨损伤机理的分析研究，找出影响偏磨速度的因素，提出减缓偏磨速度的方法，取得较好经济效益。【关键词】偏磨机理；应力分析；减缓；对策中图分类号：TE933随着油FT1不断深入开发，综合含水逐渐上升，油井的偏磨、腐蚀等情况不断加剧。有杆泵油井生产过程中，由于井身结构限制、管柱失稳和管杆弹性变形、产出液性质影响等因素，造成抽油杆与油管之间总是存在接触磨损现象，导致油井

2、油管磨损漏失、抽油杆磨损断脱等问题，严重影响油井检泵周期。而且随着油田开发的进一步深入，低品位油藏相继投入开发，油井泵挂深度加大，同时，老油B高含水期开发产出液物性逐渐变差等因素都从不同程度上加剧了油井管杆偏磨问题的发生。消除或减缓抽油杆及油管的偏蘑速度，延长检泵周期是提高油田开发效益的重要路径。1抽油杆与油管偏磨损伤机理偏磨损伤的成因是抽油杆与油管之间发生相对运动，相对运动在抽油杆与油管接触面产生的接触应力大于油管与抽油杆的表面接触疲劳强度，从而导致接触面的损耗，接触应力越大，油管与抽油杆的损

3、耗越快。损耗的直接结果是导致油管裂缝或抽油杆接箍断或抽油杆脱。治理管杆偏磨损伤的核心是如何减小油管与抽油杆表面的接触应力，减缓管杆磨损的速度。2偏磨影响因素分析2.1接触应力分析根据赫兹公式接触应力计算方法如下：式中：oH、Fn、b、P、E分别代表：最大接触应力，作用在接触面上的载荷，接触长度，综合曲率半径，综合弹性模量其中综合曲率半径P二P1P2/(P2土P1),正号用于外接触，负号用于内接触，P2代表油管偏磨点内半径，P1代表抽油杆偏磨点外半径。由上式可以看出，影响油管与抽油杆接触面接触应力

4、人小的主要是四种因素，作用在接触面上的载荷、综合曲率半径、综合弹性模量、和接触长度。2.2接触面载荷分析假设节箍作为一个质点，那么抽油杆在偏磨点附近的运动，可以认为是质点I韦I绕油管摩擦点作向心运动，向心力即是接触面上的载荷。计算如下：式中：m,n,s,r,,fu分别代表：抽油节箍质量，冲次，冲程，偏磨点拐弯半径，向心力，摩擦系数。山上式可以看出,在同一口井的同一偏磨点，偏磨接触面上的载荷的大小与冲次的平方成正比，冲次变小，作用在接触面上的载荷也随之变小，接触应力oH也将变小，偏磨减轻。2.3综

5、合曲率半径分析在采油生产中，抽油杆是在油管内部来回做上下运动的，属于内接触，在公式P=P1P2/(p2±p1)中适用于负号，因此当抽油杆偏磨点外半径P1越接近于油管偏磨点内半径P2时，综合曲率半径P越大，接触应力oH则越小，偏磨将随之减轻。2.4综合弹性模量分析综合弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力，是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，与材料的化学成分冇关。2.5接触长度分析从赫兹公式可以看出，接触应力的人小与接触长度呈反比，接触长度长度愈大，接触应力愈小。在油管和抽油杆偏

6、磨的过程中，油管偏磨部位为油管内面，偏磨轨迹为线状，长度为抽油机冲程，在中原油田一般为4.8米，而抽油杆偏磨部位通常为抽油杆节箍，长度一般为0.2米，其冇效的接触长度为抽油杆节箍长度，对油管和抽油杆來说，接触应力是相同的，但由于油管和抽油杆偏磨行程的不同，会造成油管抽油杆偏磨速度的不同。在一个单向运动过程中，抽油杆节箍每一点的偏磨行程是4.8米，而油管每一点的偏磨行程是0.2米，油管偏磨面的接触应力属于脉动循环应力，与抽油杆节箍脱离接触后接触应力就等于零，因而在材质相同的情况下，油管的磨损速度要

7、远远小于抽油杆节箍，在厚度相同的情况下，理论上耍磨坏20个以上的抽油杆节箍才能使油管损坏，可以通过定期更换抽油杆节箍来实现检泵周期的延长。3减缓管杆磨损速度，延长检泵周期3.1降低作用在偏蘑接触面上的载荷前面的公式已经指出，造成偏磨的摩擦力的大小与冲次的平方成正比，降低冲次可以降低作用在油管、抽油杆接触面上的载荷，减小接触应力，减缓磨损速度。现场应用：旋卡扶正器+普通抗磨副。加强新技术研究应用，引进弹力支撑定位扶正装置、弹力支撑抗磨副技术开展现场实验，并取得了显著效果。2.2增大综合曲率半径接触

8、应力的公式已经指出，综合曲率半径的人小与接触应力成反比，在油管内径不变的情况下，增大偏磨点处的抽油杆本体与节箍直径，可以有效地增大综合曲率半径，减小接触应力，减缓磨损速度。在现场生产屮，可以通过调整抽油杆组合解决这个问题，在条件允许的情况下将偏磨部位的抽油杆提高一个级别使用，如将①19nnn抽油杆改换为①22伽抽油杆，或者使用加大节箍，将原来的①19nini抽油杆节箍直径加大为①22mm抽油杆节箍。抽油杆节箍加大，一是增大了综合曲率半径，二是增大节箍厚度，延长了节箍完全损坏的时间。3.3改变接触