杆管偏磨现状及下步防护对策研究PPT演示课件

胜利油田有限公司采油工艺研究院,2004年2月,胜利油田杆管偏磨现状及防护对策,1,报告提纲,胜利油田杆管偏磨现状分析防偏磨技术应用与进展目前存在问题建议与对策,2,一、胜利油田杆管偏磨现状分析,3,12385,1、偏磨现状,0,2000,4000,6000,8000,10000,12000,14000,10973,总开井数,2638,抽油机井数,偏磨井数,占总开井数的88.6%,占抽油机井数的24.04%,（1）偏磨井数量大,偏磨问题突出,4,胜利油田有限公司管杆偏磨调查表,（2）杆管偏磨现象普遍,1、偏磨现状,5,降低有杆泵免修期降低泵效减少有效生产时间,油井生产效益下降,（3）杆管偏磨造成危害严重,1、偏磨现状,杆管断、裂、漏问题突出,6,油管和抽油杆的年报废率在10以上,作业维护量居高不下,杆管偏磨维护工作量占总维护工作量的近1/3，增加了油井维护的负担和成本支出。,杆管报废率高,年报废率达10以上，全局每年报废油管、抽油杆达上百万米，直接经济损失超过亿元。,（2）杆管偏磨造成危害严重,1、偏磨现状,7,2、偏磨类型统计,根据对胜采、东辛等六个采油厂的口偏磨井统计结果,斜井的偏磨比例远大于直井,（1）偏磨井井斜统计,8,（2）偏磨位置的统计,所占比例,2、偏磨类型统计,15%,泵上-650m,5%,80%,泵上-400m,全井,偏磨段,9,（3）含水影响统计,随着含水比例的增加，(超过换相点含水74以后)，偏磨井的比例明显高，达40%以上。,2、偏磨类型统计,10,（4）含砂影响统计,2、偏磨类型统计,11,（5）偏磨部位的统计,根据东辛2002年作业的油井的跟踪结果,得出偏磨部位的比例。,61%,19%,12%,8%,接箍磨,本体磨,杆断脱,腐蚀偏磨,2、偏磨类型统计,12,（6）泵径与偏磨的统计,根据胜采作业的油井的跟踪结果,得到泵径与偏磨的关系曲线,2、偏磨类型统计,13,杆柱受压弯曲,井液腐蚀润滑条件差,井斜,加剧杆管偏磨,均造成杆管直接接触,3、杆管偏磨原因,14,偏磨为什么会越来越普遍越来越严重？,原因之二,原因之三,腐蚀加剧,原因之一,油藏开发需要,新钻井80以上为定向斜井,斜井增多,含水上升矿化度增高,老井增产措施增加，井况恶化,套变井增多,地应力变化,综合含水89,15,4、不同类型油藏偏磨主因,整装及中高渗断块油藏,稠油油藏,定向井多,高含水,出砂,井深,抽油杆柱弯,杆柱下行阻力大,井斜,腐蚀,磨砺,低渗油藏,抽油杆柱弯,杆管偏磨,16,偏磨问题普遍存在，其危害极为严重,已成为制约油田开发中后期高效稳产的重要矛盾,如何有效治理杆管偏磨是油田必须解决的课题。,17,二、防偏磨技术应用与进展,18,防偏磨技术思路,杆管表面强化,杆柱优化配套,无杆采油方式,减轻偏磨,消除偏磨,耐偏磨腐蚀,19,杆管防偏磨技术,无杆采油技术,防偏磨新技术,防偏磨技术系列,20,综合杆管防偏磨配套技术解决偏磨问题,21,杆管防偏磨,优化设计技术从设计上保证,防偏磨配套技术从硬件上配套,1、杆管防偏磨配套技术,22,1、杆管防偏磨配套技术,常规防偏磨技术硬件,23,（1）扶正技术,按结构分,按材料分,整体式、分瓣式、接箍式、滚轮式,增强尼龙、粉末合金增强工程塑料、碳纤维、金属,用量最大,逐渐淘汰,已被淘汰,应用最广,1、杆管防偏磨配套技术,24,油管旋转器：使油管旋转，使抽油杆接箍与油管内壁的接触面积从条状变为360度的整个内壁。,抽油杆旋转器：使抽油杆旋转。使抽油杆偏磨部位从约15度扩大到全方位的360度。,利用抽油机或人力,利用抽油机作动力,（2）旋转技术,1、杆管防偏磨配套技术,实现杆管的均匀磨损,25,通过抽油杆的下部加重或液力反馈增大下行动力，避免杆柱弯曲。,（3）下部加重技术,下部加重已成为治理偏磨的重要措施。,1、杆管防偏磨配套技术,26,（4）油管锚定技术,针对深井及管柱螺旋屈曲较大的井，锚定油管，避免伸缩和弯曲。目前胜利油田应用的有机械式张力锚和液压式油管锚。,1、杆管防偏磨配套技术,27,（5）抗磨副创新技术,-转变磨损对象，防止杆管磨损,抗磨杆,耐磨套,油管,抗磨配合副,减磨扶正副,1、杆管防偏磨配套技术,28,抗磨副具有较高的表面强度和较低的摩擦系数，带有扶正效果。能确保杆管不接触，使杆管磨损转变装置自身磨损，有效防止杆管磨损。,抗磨配合副,减磨扶正副,硬度可达HRC50以上，摩擦系数小于0.1。,确保抽油杆柱与油管不接触,1、杆管防偏磨配套技术,29,1、杆管防偏磨配套技术,抗磨副运动示意图,扶正器运动示意图,30,2、防偏磨优化技术,偏磨理论,屈曲理论,振动理论,杆柱产生振动，振动将加剧偏磨的程度和范围,杆柱在受到轴向压力时，将产生失稳弯曲。,（1）理论完善,31,原优化设计技术,等强度杆柱设计单目标（产量）,现优化设计技术,完善了理论模型，扩展了功能,实现了加重杆和扶正器的优化设计和二次校核,增加了以举升效率、泵效、定产量为目标的优化功能,（2）优化设计软件特点,2、防偏磨优化技术,32,防偏磨系统效率,（3）优化设计流程,2、防偏磨优化技术,33,自2000年来，胜利油田在杆、管、泵优化设计的基础上，集成各项防偏磨技术，实施各种防偏磨措施近2000井次，措施作业井平均免修期比配套前延长了90天，取得了很好的治理效果。,3、现场应用情况,34,形成了三大类防偏磨配套技术模式,以防偏磨优化设计为基础，以抗磨副为主体的大斜度井防偏磨技术体系,以油管锚定、杆柱扶正加重为主体的有杆泵井防偏磨体系,以油管旋转、杆柱扶正加重为主体的有杆泵井防偏磨体系,主要在孤岛、桩西纯梁、滨南等油田实施,主要在东辛、临盘现河河口、孤东等油田实施,主要在胜采、临盘纯梁、河口等油田实施,3、现场应用情况,35,桩139区块油井造斜点高(400m)、斜度大(超过50度),且油稠，人工举升难度大，采用以抗磨副为主体的配套工艺后，使该区块得到了有效生产。,典型区块-海油陆采油田桩139,桩斜139井:造斜点:450m最大井斜:53.7度下泵深度:1000m采用：抗磨副、加重杆和斜井泵,自2002年4月投产至今已生产22个月,现场应用情况,36,在纯梁采油厂的应用,3、现场应用情况,37,在胜利采油厂的应用,偏磨治理井目前免修期由217天延长到274天。由于偏磨造成的杆管报废数量减少了6万米。,274,251,217,76,366,32,3、现场应用情况,38,在东辛采油厂的应用,通过防偏磨综合治理，东辛采油厂油管、抽油杆修复线报废率明显下降，油管报废率由原来的38%下降到目前的27%，,3、现场应用情况,39,油井维护与多次作业井曲线图,油井免修期变化图,在临盘采油厂的应用：实施井次：336三次作业井占维护井的比例由97年的53.7下降到2003年的10.3全厂油井免修期由97年的320天上升到2003年的513天。,3、现场应用情况,40,实施工艺转型解决油井偏磨,41,实施工艺转型解决油井偏磨,连续抽油杆抽油工艺,电动潜油离心泵采油技术,电动潜油螺杆泵采油技术,水力喷射泵采油技术,连续杆配套螺杆泵工艺,42,特点：抗拉强度高、减缓偏磨耐疲劳、耐腐蚀显著降低悬点载荷。解决了接箍的断脱连续抽油杆在胜采、河口、现河等油田见到了良好的应用效果。,（1）连续抽油杆抽油工艺,实施工艺转型解决油井偏磨,43,特点：杜绝偏磨规格增多，适应排量范围大据不完全统计，约有200余套用于偏磨严重的油井，平均检泵周期超过400天。,（2）电动潜油离心泵采油,实施工艺转型解决油井偏磨,44,特点：完全避免了偏磨系统效率高流量均匀，地面设施少。潜油螺杆泵在胜采、东辛、河口等采油厂进行了应用。平均检泵周期为276天。,（3）电动潜油螺杆泵采油,实施工艺转型解决油井偏磨,45,特点：检泵周期长，调参方便适应恶劣井况能力强目前，在胜利、东辛等采油厂的严重偏磨井应用水力喷射泵20余口，平均检泵周期超过400天。,（4）水力喷射泵采油,实施工艺转型解决油井偏磨,46,特点：减缓偏磨适应砂、稠、气工况在稠油井上应用平均免修期比下螺杆泵以前延长85天。,（5）连续杆配套螺杆泵工艺,实施工艺转型解决油井偏磨,47,研究新技术开发新工艺解决偏磨问题,48,无油管采油技术,液力杆采油技术,研究新技术开发新工艺解决偏磨问题,杆管耐磨处理技术,49,三是采用空心杆抽油泵，增加了泵的下行动力。,（1）无油管采油工艺,防偏磨机理,一是空心杆的临界压载和抗弯模量均是实心杆的3倍以上；,二是空心杆和套管之间的径向间隙大；,研究新技术开发新工艺解决偏磨问题,50,（2）液力杆采油工艺技术,液力杆采油,井口泵,抽油机,井下泵,同心管,特点无抽油杆运动件，彻底解决杆管偏磨同样工作条件下，悬点负荷可降低50%以上,研究新技术开发新工艺解决偏磨问题,51,（3）杆管表面耐磨处理技术-杆管防偏磨的新思路,研究新技术开发新工艺解决偏磨问题,油管内表面,抽油杆表面,防腐耐磨强化处理,最佳抗磨组合,52,1-45钢与J55；2-45钢与J55(0.7)；3-45钢与J55(1.0)；4-45钢与J55(1.5)45钢抽油杆与J55和J55喷涂油管组合磨损率直方图,（3）杆管表面耐磨处理技术,研究新技术开发新工艺解决偏磨问题,53,油管磨损表面SEM照片（与喷涂耐磨涂层抽油杆配对）,油管磨损表面SEM照片（与未喷涂耐磨涂层抽油杆配对）,研究新技术开发新工艺解决偏磨问题,SEM照片,喷涂油管耐磨性比不喷涂油管提高近5倍，同时45钢抽油杆接箍的磨损量降低近一半。,54,三、防偏磨技术存在的问题,55,4、目前各单位在用的优化软件较多，与现场实际的吻合程度缺乏评价。,三、目前防偏磨技术存在的问题,5、受成本因素限制，一些防偏磨措施无法综合实施。,2、影响偏磨的因素很多，治理措施多种多样，缺乏指导性的设计规范。,3、防偏磨配套工具种类复杂，生产厂家较多，缺乏统一的质量评价。,1、老井井身轨迹认识不清，套管变形复杂，给防偏磨的优化和治理带来较大难度。,56,四、防偏磨建议与对策,57,一是在技术上加强技术集成及配套，发展完善适应不同类型油井的防偏磨技术系列,深化成熟技术推广强化先进技术配套加快新技术研发,做到:,58,深化成熟技术推广,1、全面推行具有防偏磨设计功能的生产系统优化设计技术，确保设计安全性。,59,深化成熟技术推广,2、推广“抗磨副杆柱加重油管锚定”的有杆泵防偏磨技术,大斜度井（偏磨严重井）：抗磨副反馈泵油管锚定斜井（一般偏磨井）：抗磨副杆柱加重油管锚定直井（轻度偏磨井）：抗磨副油管锚定,60,强化先进技术配套,1、在深井上,扩大对连续杆配套扶正器防偏磨技术的应用,2、对大斜度井,在合适的油井条件下，实施无杆采油工艺,提高防偏磨效果,61,加快新技术研发,1、继续无油管采油技术、液力杆采油技术的试验应用,、加快杆管表面强化处理技术的工业化进程,、开展杆管偏磨机理研究及防偏磨综合决策系统开发,62,二是在管理上强化管理，专项治理；建议把2004年做为偏磨治理年，