管杆偏磨研究与治理

1、管、杆偏磨机理研究管、杆偏磨机理研究与治理配套工艺技术与治理配套工艺技术 目目 录录六、今后的重点工作和几项研究工作六、今后的重点工作和几项研究工作 抽油机采油是石油工业传统而占主导抽油机采油是石油工业传统而占主导地位的人工举升采油方式。全国各大油田地位的人工举升采油方式。全国各大油田以及国外各油气开发公司均发现抽油机井以及国外各油气开发公司均发现抽油机井存在一个主要的问题存在一个主要的问题是是油管、抽油杆在上油管、抽油杆在上下冲程下冲程中的中的相互偏磨相互偏磨。主要体现为：这种主要体现为：这种管杆偏磨不但造成大量的油管、抽油杆直管杆偏磨不但造成大量的油管、抽油杆直接报废，还是抽油机井维护作业

2、的主要原接报废，还是抽油机井维护作业的主要原因之一，同时也是抽油机井维护作业工作因之一，同时也是抽油机井维护作业工作量居高不下的重要原因之一。量居高不下的重要原因之一。 一、一、偏磨现状分析偏磨现状分析 东辛采油厂油井开井总数在东辛采油厂油井开井总数在12501250口左右，其中抽油口左右，其中抽油机井开井数在机井开井数在950950口左右，约占总开井数的口左右，约占总开井数的75%75%，产油，产油量占总产量的量占总产量的4850%4850%左右。左右。 在在20022002年上半年的一次调查中发现抽油机井存在年上半年的一次调查中发现抽油机井存在管、杆偏磨问题的井有管、杆偏磨问题的井有447

3、447口占抽油机井开井数的口占抽油机井开井数的47%47%其中：其中： 直井存在偏磨直井存在偏磨205205口，占直井总井数的口，占直井总井数的28.8%28.8% 斜井存在偏磨斜井存在偏磨242242口，占斜井总井数的口，占斜井总井数的48.1%48.1% 高含水存在偏磨高含水存在偏磨154154口，占高含水总井数的口，占高含水总井数的46.9%46.9% 存在腐蚀和偏磨存在腐蚀和偏磨9999口，占存在腐蚀总井数的口，占存在腐蚀总井数的64.3%64.3%。 一一 偏磨现状分析偏磨现状分析 一一 、偏磨现状分析偏磨现状分析 20022002年上半年因管、杆偏磨造成年上半年因管、杆偏磨造成的维

4、护作业工作量的维护作业工作量326326口，占上半年口，占上半年维护作业工作量的维护作业工作量的35.8%35.8%；20022002年上年上半年因管、杆偏磨造成的返修作业工半年因管、杆偏磨造成的返修作业工作量作量7676口，占上半年返修作业工作量口，占上半年返修作业工作量的的32%32%。 井井 号：号：永101施工单位：施工单位：作业10队作业日期：作业日期：7.14-16施工目的：施工目的：检泵发现问题：发现问题：油管偏磨严重照片放大油管管体在冲程长度内油管管体在冲程长度内偏磨裂缝偏磨裂缝油管管端丝扣油管管端丝扣磨透磨透 加重杆也存加重杆也存在偏磨问题在偏磨问题目目 录录六、今后的重点工

5、作和几项研究工作六、今后的重点工作和几项研究工作 二、二、 抽油机井管、杆偏磨直接体现为在上下冲程管、杆间的抽油机井管、杆偏磨直接体现为在上下冲程管、杆间的相互接触并不断相对位移运动所造成的。抽油机井的管、相互接触并不断相对位移运动所造成的。抽油机井的管、杆间具有的相对位移运动是抽油机采油工艺固有的和必然杆间具有的相对位移运动是抽油机采油工艺固有的和必然存在的。且受井身结构、管柱组合、杆柱组合、生产参数、存在的。且受井身结构、管柱组合、杆柱组合、生产参数、原油物性、井液水力参数等诸多因素影响和制约。相互接原油物性、井液水力参数等诸多因素影响和制约。相互接触且相对位移运动必然产生接触摩擦，这种接

6、触摩擦必然触且相对位移运动必然产生接触摩擦，这种接触摩擦必然造成管、杆的磨损，这就是目前抽油机井存在的偏磨损伤。造成管、杆的磨损，这就是目前抽油机井存在的偏磨损伤。因此，要认识和掌握抽油机井管、杆偏磨的真正机理，必因此，要认识和掌握抽油机井管、杆偏磨的真正机理，必须从分析抽油机采油工艺原理、采油工艺特性入手，分析须从分析抽油机采油工艺原理、采油工艺特性入手，分析抽油机井油管、抽油杆在工作过程中的变形程度，并推断抽油机井油管、抽油杆在工作过程中的变形程度，并推断出引起这种变形的根本原因。下面通过分析抽油机井采油出引起这种变形的根本原因。下面通过分析抽油机井采油工艺特性并应用工程力学理论对偏磨机理

7、进行定性和定量工艺特性并应用工程力学理论对偏磨机理进行定性和定量两方面的探讨。两方面的探讨。二、二、一）、油井井身结构的约束引起管杆变形，造成弯曲偏磨一）、油井井身结构的约束引起管杆变形，造成弯曲偏磨损伤损伤 在目前大多数无技术套管的油井，油层套管在一定在目前大多数无技术套管的油井，油层套管在一定程度上是螺旋弯曲的，所以实际的井身结构基本上不是程度上是螺旋弯曲的，所以实际的井身结构基本上不是一条直线，可以说油管在井筒中的空间位置是受套管与一条直线，可以说油管在井筒中的空间位置是受套管与油管间的环空限制的，抽油杆在井筒中的空间位置同样油管间的环空限制的，抽油杆在井筒中的空间位置同样是受油管间环空

8、的限制，油管、抽油杆在井筒中所呈现是受油管间环空的限制，油管、抽油杆在井筒中所呈现的工作状态（直线状态或曲线状态）直接受井身结构的的工作状态（直线状态或曲线状态）直接受井身结构的约束，油管抽油杆本身是具有弹性和钢性的，在无任何约束，油管抽油杆本身是具有弹性和钢性的，在无任何约束的情况下，油管抽油杆应该呈现直线状态，但在呈约束的情况下，油管抽油杆应该呈现直线状态，但在呈现空间曲线的套管中现空间曲线的套管中,油管是螺旋弯曲的，抽油杆与油管油管是螺旋弯曲的，抽油杆与油管相互接触是不可避免的。相互接触是不可避免的。 上冲程时：液柱载荷由油管转移到抽油杆上，上冲程时：液柱载荷由油管转移到抽油杆上，中和点

9、以下的这一段油管因卸载而发生弹性收缩中和点以下的这一段油管因卸载而发生弹性收缩产生螺旋弯曲，所以上冲程时油管、抽油杆相互产生螺旋弯曲，所以上冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦造成偏磨损伤。此时的这种相互接触摩接触摩擦造成偏磨损伤。此时的这种相互接触摩擦不但增加了抽油机光杆载荷，抽油杆接箍通过擦不但增加了抽油机光杆载荷，抽油杆接箍通过油管接箍时还会产生强烈的震荡，随着产生振动油管接箍时还会产生强烈的震荡，随着产生振动载荷的同时又增加了抽油杆上行时对油管的横向载荷的同时又增加了抽油杆上行时对油管的横向压力，这种横向压力不但增加了上行的摩擦阻力，压力，这种横向压力不但增加了上行的摩擦阻力，还加剧了管杆的

10、偏磨损伤。如果管柱采取的是压还加剧了管杆的偏磨损伤。如果管柱采取的是压缩支撑锚定，管柱中和点以下的油管处于原始压缩支撑锚定，管柱中和点以下的油管处于原始压缩弯曲状态，管杆相互接触摩擦偏磨损伤将更加缩弯曲状态，管杆相互接触摩擦偏磨损伤将更加严重，如果此时生产参数不合理，特别是冲次偏严重，如果此时生产参数不合理，特别是冲次偏高，不但加剧了相互接触偏磨损伤，还会增加抽高，不但加剧了相互接触偏磨损伤，还会增加抽油杆的震动频率和振动载荷，管杆相互接触摩擦油杆的震动频率和振动载荷，管杆相互接触摩擦偏磨损伤将更加严重。偏磨损伤将更加严重。二、二、 下冲程时下冲程时:液柱载荷由抽油杆转移到油管上，液柱载荷由抽

11、油杆转移到油管上，抽油杆卸载发生弹性收缩产生螺旋弯曲。继抽油杆卸载发生弹性收缩产生螺旋弯曲。继续下行时将受到柱塞与泵筒间半干磨擦阻力续下行时将受到柱塞与泵筒间半干磨擦阻力及液流通过柱塞产生的阻力和井液产生的对及液流通过柱塞产生的阻力和井液产生的对抽油杆的浮力。这些阻力均比杆柱底部第一抽油杆的浮力。这些阻力均比杆柱底部第一根抽油杆的临界载荷值大得多，因此抽油杆根抽油杆的临界载荷值大得多，因此抽油杆柱下部十分容易出现屈曲而发生失稳弯曲，柱下部十分容易出现屈曲而发生失稳弯曲，所以下冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦所所以下冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦所造成的偏磨损伤也是必然的和客观存在的。造成的偏磨损

12、伤也是必然的和客观存在的。此时这种相互接触摩擦所造成的偏磨损伤随此时这种相互接触摩擦所造成的偏磨损伤随泵深的增加、含水的上升（矿化度增高）、泵深的增加、含水的上升（矿化度增高）、沉没度的降低、生产参数（冲次偏高）、管沉没度的降低、生产参数（冲次偏高）、管柱的原始压缩弯曲等因素同样还越来越严重柱的原始压缩弯曲等因素同样还越来越严重。二、二、 定向斜井造斜点以及斜井定向斜井造斜点以及斜井段油管抽油杆偏磨是客观存在段油管抽油杆偏磨是客观存在的，同时也是必然的，且又人的，同时也是必然的，且又人为增加了管杆偏磨程度。为增加了管杆偏磨程度。 二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、

13、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定性分析定性分析) 1、管、杆间的半干磨擦引起管杆早期管、杆间的半干磨擦引起管杆早期磨损，磨损增大腐蚀速度；腐蚀加剧磨损磨损，磨损增大腐蚀速度；腐蚀加剧磨损速度。是抽油杆本体早期疲劳断裂和接箍速度。是抽油杆本体早期疲劳断裂和接箍断裂及油管磨损报废的主要原因断裂及油管磨损报废的主要原因 二、二、危害是巨大的危害是巨大的: 2 、 管、杆间的半干磨擦增大了抽油杆的管、杆间的半干磨擦增大了抽油杆的负荷和马力，特别是增大了抽油杆交变应力负荷和马力，特别是增大了抽油杆交变应力幅度。使得抽油杆在三种应力（拉应力、压幅度。使得抽油杆在三种应力（拉应

14、力、压应力、弯曲应力）作用下工作，是抽油杆早应力、弯曲应力）作用下工作，是抽油杆早期疲劳断裂的重要原因期疲劳断裂的重要原因 3 3、管、杆间的半干磨擦带来深井泵管、杆间的半干磨擦带来深井泵泵筒内的柱塞翘曲会加剧泵的磨损泵筒内的柱塞翘曲会加剧泵的磨损, ,特特别是柱塞下部。是深井泵柱塞、泵筒别是柱塞下部。是深井泵柱塞、泵筒工作短期拉伤的重要原因工作短期拉伤的重要原因 4 4、管、杆间的半干弯曲磨擦引起管、杆间的半干弯曲磨擦引起柱塞的有效冲程损失，降低泵效；柱塞的有效冲程损失，降低泵效；油管弹性弯曲引起油管丝扣间隙加油管弹性弯曲引起油管丝扣间隙加大，造成漏失加剧。大，造成漏失加剧。 二）、抽油机井

15、采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定性分析定性分析)2.定量分析定量分析 即：抽油杆及加重杆下冲程偏磨机理压杆稳定即：抽油杆及加重杆下冲程偏磨机理压杆稳定性分析性分析. 应用材料力学的部分理论可以证明抽油机井泵上应用材料力学的部分理论可以证明抽油机井泵上10m-500m管杆偏磨是存在的，中和点及偏磨段长度虽泵管杆偏磨是存在的，中和点及偏磨段长度虽泵径、泵深、沉没度、生产参数、原油物性的变化在不断的径、泵深、沉没度、生产参数、原油物性的变化在不断的改变。改变。 下行程时，抽油杆柱所受的合力方向朝下。但在运下行程时，抽油杆柱所受的

16、合力方向朝下。但在运动中，抽油杆柱受几种方向朝上的载荷作用，主要包括：动中，抽油杆柱受几种方向朝上的载荷作用，主要包括：（1）动载（惯性力）；（）动载（惯性力）；（2）抽油杆柱所受的摩擦阻力；）抽油杆柱所受的摩擦阻力；（3）抽油杆柱所受的浮力；（）抽油杆柱所受的浮力；（4）衬套与柱塞间的半干）衬套与柱塞间的半干摩擦力以及采出井液流过游动阀的阻力。摩擦力以及采出井液流过游动阀的阻力。(1)(1)、抽油杆柱下行受力分析、抽油杆柱下行受力分析 二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析) 抽油杆柱的失稳

17、包括动力失稳和运动中的受压弯抽油杆柱的失稳包括动力失稳和运动中的受压弯曲失稳。动力失稳是指杆体上的周期压载频率与压杆曲失稳。动力失稳是指杆体上的周期压载频率与压杆的横向自振频率之间的比值达到一定值时，压杆发生的横向自振频率之间的比值达到一定值时，压杆发生剧烈的横向振动。其实如果能够避免了抽油杆柱在运剧烈的横向振动。其实如果能够避免了抽油杆柱在运动中的受压歪曲失稳，则同时也避免了抽油杆柱发生动中的受压歪曲失稳，则同时也避免了抽油杆柱发生的动力失稳。也就是说：抽油杆柱的失稳其实质是抽的动力失稳。也就是说：抽油杆柱的失稳其实质是抽油杆柱在运动中的受压歪曲失稳。油杆柱在运动中的受压歪曲失稳。 (2)(

18、2)、抽油杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析)二、二、 下面以下面以44mm和和56mm深井泵为例计算抽油杆深井泵为例计算抽油杆柱下部受压失稳弯曲的阻力柱下部受压失稳弯曲的阻力P的大小的大小D=44mm、sn=20、H=1800m、d=19mm 计算可得计算可得P=5600(N)D=56mm、sn=20、H=1400m、d=19mm 计算可得计算可得P=4700(N) (2)(2)、抽油杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决

19、定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析)(2)(2)、抽油杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析)、抽油杆柱底部杆端约束条件确定、抽油杆柱底部杆端约束条件确定 由于抽油杆柱底部第一根抽油杆在油管内的实由于抽油杆柱底部第一根抽油杆在油管内的实际情况如图的形式，既底部第一根抽油杆与深井泵际情况如图的形式，既底部第一根抽油杆与深井泵柱塞连接，柱塞可在泵筒内上下运动。根据材料力柱塞连接，柱塞可在泵筒

20、内上下运动。根据材料力学压杆稳定中的约束概念规定，进一步简化为图四学压杆稳定中的约束概念规定，进一步简化为图四所示，既将底部第一根抽油杆的下部当着固定约束所示，既将底部第一根抽油杆的下部当着固定约束，上部为自由端。，上部为自由端。 (2)(2)、抽油杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析抽油杆柱底部杆端约束条件确定抽油杆柱底部杆端约束条件确定二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析)二、二、(2)(2)、抽油杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观

21、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析)、抽油杆柱底部单根抽油杆压杆失稳弯曲的临界、抽油杆柱底部单根抽油杆压杆失稳弯曲的临界载荷载荷 根据材料力学确定压杆临界载荷的根据材料力学确定压杆临界载荷的欧拉公式欧拉公式 Pij=2EJ/（2L）2 Pij 临界载荷临界载荷 N E=20.5947104 Mpa J=d4/64 m4 D抽油杆直径抽油杆直径 m L抽油杆单根长度抽油杆单根长度 m(2)(2)、抽油杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然

22、性必然性 (定量分析定量分析)、抽油杆柱底部单根抽油杆压杆失稳弯曲的临界、抽油杆柱底部单根抽油杆压杆失稳弯曲的临界载荷载荷单根（单根（8m）抽油杆的临界载荷计算结果）抽油杆的临界载荷计算结果 抽油杆直径抽油杆直径(mm)25221916临界载荷临界载荷(N)160905030(2)(2)、抽油杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析) 抽油杆抽油杆计算结果可以说明抽油杆柱底部计算结果可以说明抽油杆柱底部第一根第一根将将极易方式失稳弯曲。抽油机井中和点以下的抽

23、油杆柱极易方式失稳弯曲。抽油机井中和点以下的抽油杆柱长度不可能小于长度不可能小于8m，从理论上讲，这段抽油杆的弹性，从理论上讲，这段抽油杆的弹性稳定临界载荷不会大于表中的数值。换句话说：抽油稳定临界载荷不会大于表中的数值。换句话说：抽油机井泵上机井泵上第二根第二根到到中和点中和点的抽油杆柱比底部第一根抽的抽油杆柱比底部第一根抽油杆更容易发生受压失稳弯曲。这就从理论上解释了油杆更容易发生受压失稳弯曲。这就从理论上解释了现场存在的深井泵泵上现场存在的深井泵泵上10m500m均发生管杆偏磨，均发生管杆偏磨，且在且在30m400m这段偏磨特别严重的根本原因。这段偏磨特别严重的根本原因。 2)2)、抽油

24、杆柱的稳定性分析、抽油杆柱的稳定性分析二、二、二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观二）、抽油机井采油工艺特性决定了管杆变形偏磨的客观必然性必然性 (定量分析定量分析)、加重杆压杆失稳弯曲的临界载荷、加重杆压杆失稳弯曲的临界载荷 加重杆加重杆直径直径(mm)42383228临界载荷临界载荷(N)21541459708463 加重杆计算结果一样可以说明加重杆计算结果一样可以说明同样存在同样存在受压失稳受压失稳弯曲。从弯曲。从理论上理论上解释了解释了42mm加重杆在工作过程中也加重杆在工作过程中也会发生管杆偏磨的根本原因会发生管杆偏磨的根本原因 二、二、 为了保证和提高产量，生产参数（

25、冲程、冲次）应该充分为了保证和提高产量，生产参数（冲程、冲次）应该充分利用抽油机的最大能力，也就是长冲程、高冲次，事实上这样利用抽油机的最大能力，也就是长冲程、高冲次，事实上这样在增加产量的同时也加剧了管杆偏磨，特别是高冲次在防偏磨在增加产量的同时也加剧了管杆偏磨，特别是高冲次在防偏磨方面是不可取的。通过上面对抽油机井采油工艺特性的分析，方面是不可取的。通过上面对抽油机井采油工艺特性的分析，参数比较合适时，理想状态下抽油杆的全部重量应该加载到抽参数比较合适时，理想状态下抽油杆的全部重量应该加载到抽油机驴头上，抽油杆下行速度与驴头速度同步，抽油杆柱处于油机驴头上，抽油杆下行速度与驴头速度同步，抽

26、油杆柱处于拉伸状态，事实上抽油杆下行受到井液的阻尼作用和管杆以及拉伸状态，事实上抽油杆下行受到井液的阻尼作用和管杆以及柱塞与泵筒的半干摩擦阻力，相当一部分抽油杆滞后于驴头的柱塞与泵筒的半干摩擦阻力，相当一部分抽油杆滞后于驴头的运动速度，特别是中和点以下的抽油杆几乎全部处于受压状态，运动速度，特别是中和点以下的抽油杆几乎全部处于受压状态，容易产生失稳弯曲变形和横弯曲变形，变形的抽油杆与油管发容易产生失稳弯曲变形和横弯曲变形，变形的抽油杆与油管发生接触摩擦偏磨损伤，如果生产参数不合理，特别是采取高冲生接触摩擦偏磨损伤，如果生产参数不合理，特别是采取高冲次，将加剧失稳弯曲变形和横弯曲变形偏磨的频率以

27、及偏磨的次，将加剧失稳弯曲变形和横弯曲变形偏磨的频率以及偏磨的严重性。严重性。 三）、生产参数不合理是管杆偏磨严重不可忽视的重要因三）、生产参数不合理是管杆偏磨严重不可忽视的重要因素之一素之一二、二、 管柱的结构与油管抽油杆的约束条件是矛管柱的结构与油管抽油杆的约束条件是矛盾的，管杆均无法完全处于自由状态，因抽油盾的，管杆均无法完全处于自由状态，因抽油机井采油工艺特性决定了油管抽油杆在工作过机井采油工艺特性决定了油管抽油杆在工作过程中必然产生变形，所以偏磨是必然的和客观程中必然产生变形，所以偏磨是必然的和客观存在的，如果管柱未采取其他（如张力锚定、存在的，如果管柱未采取其他（如张力锚定、杆柱扶

28、正等）防护措施，变形的抽油杆与油管杆柱扶正等）防护措施，变形的抽油杆与油管发生接触摩擦偏磨损伤将是严重的。发生接触摩擦偏磨损伤将是严重的。 四）、管柱结构不合理以及配套工艺不完善也是管杆偏磨四）、管柱结构不合理以及配套工艺不完善也是管杆偏磨严重不可忽视的重要因素之一严重不可忽视的重要因素之一 二、二、 不同的抽油杆柱组合其自身的截面参数不同，抽油不同的抽油杆柱组合其自身的截面参数不同，抽油杆柱的受压失稳程度和横向弯曲的程度以及杆柱的中和杆柱的受压失稳程度和横向弯曲的程度以及杆柱的中和点发生相应的变化不同，引起的抽油杆受力状态也不同，点发生相应的变化不同，引起的抽油杆受力状态也不同，从而带来变形

29、程度的不同，抽油杆柱的匹配强度基本上从而带来变形程度的不同，抽油杆柱的匹配强度基本上已经决定了抽油杆必须是上大下小，处于中和点以下的已经决定了抽油杆必须是上大下小，处于中和点以下的底部较细的抽油杆容易发生失稳弯曲变形，接触摩擦偏底部较细的抽油杆容易发生失稳弯曲变形，接触摩擦偏磨损伤不可避免，如果不采取（如底部加重、底部杆柱磨损伤不可避免，如果不采取（如底部加重、底部杆柱扶正等）工艺配套，这种偏磨不但存在且是严重的。扶正等）工艺配套，这种偏磨不但存在且是严重的。 五）、杆柱组合以及匹配工艺不合理同样是管杆偏磨严五）、杆柱组合以及匹配工艺不合理同样是管杆偏磨严重不可忽视的重要因素之一重不可忽视的重

30、要因素之一二、二、 井液介质具有腐蚀性，偏磨磨损增大腐蚀速度；井液介质具有腐蚀性，偏磨磨损增大腐蚀速度；腐蚀加剧磨损程度随着全国各大油田相继进入高含腐蚀加剧磨损程度随着全国各大油田相继进入高含水开采期，不但井液的含水增加，粘度在提高，含蜡水开采期，不但井液的含水增加，粘度在提高，含蜡量在提高，比重也在增加，泵挂在加深，管杆接触面量在提高，比重也在增加，泵挂在加深，管杆接触面的润滑系数也在大幅度地降低，上行载荷明显增加，的润滑系数也在大幅度地降低，上行载荷明显增加，下行阻力无形加大，在增加抽油机驴头载荷的同时，下行阻力无形加大，在增加抽油机驴头载荷的同时，也改变了抽油杆的受力状况和变形程度，致使

31、管杆接也改变了抽油杆的受力状况和变形程度，致使管杆接触摩擦偏磨损伤与开采初期和低含水期相比越来越严触摩擦偏磨损伤与开采初期和低含水期相比越来越严重重六）、井液介质和水力参数的六）、井液介质和水力参数的“辅助辅助”作用加剧了管杆严作用加剧了管杆严重偏磨重偏磨目目 录录六、今后的重点工作和几项研究工作六、今后的重点工作和几项研究工作 减轻和预防管柱弹性伸缩弯曲的工艺技术减轻和预防管柱弹性伸缩弯曲的工艺技术目前主要有：目前主要有：。管柱锚定。管柱锚定又有又有三种工艺。三种工艺。 （1 1）. . 支撑式锚定仅能防止管柱底部运支撑式锚定仅能防止管柱底部运动而有助于提高泵效动而有助于提高泵效, ,但是但

32、是, ,由于泵上油管由于泵上油管受压产生螺旋弯曲严重受压产生螺旋弯曲严重, ,将加重油管、抽油将加重油管、抽油杆偏磨，目前已基本淘汰杆偏磨，目前已基本淘汰 （2）. 加长尾管仅能减轻管柱加长尾管仅能减轻管柱弹性弯曲，不但浪费管材，还对弹性弯曲，不但浪费管材，还对深井泵有不利的影响深井泵有不利的影响（一）、防偏磨配套工艺现状分析（一）、防偏磨配套工艺现状分析 （3 3）. . 液压油管锚定虽能利用油套压差将管液压油管锚定虽能利用油套压差将管柱锚定在管柱伸长最大的部位柱锚定在管柱伸长最大的部位, ,但在整个锚定伸但在整个锚定伸缩过程中缩过程中,锚牙始终磨损套管，对套管有一定的锚牙始终磨损套管，对套

33、管有一定的损伤，事实上液压油管锚是否达到了张力锚定也损伤，事实上液压油管锚是否达到了张力锚定也就是锚定有效性值得怀疑。就是锚定有效性值得怀疑。 （4 4）、）、机械预张力锚定是机械预张力锚定是APIAPI推荐的预防推荐的预防油管弯曲的最有效措施油管弯曲的最有效措施, ,早期（早期（8585年）引进年）引进国外锚定工具由于解卡困难未能得到推广应国外锚定工具由于解卡困难未能得到推广应用。通过技术攻关，目前已经解决，既锚定用。通过技术攻关，目前已经解决，既锚定有效，又可保证安全解封的锚定工具已经研有效，又可保证安全解封的锚定工具已经研制成功，在东辛采油厂得到了较好推广应用。制成功，在东辛采油厂得到了

34、较好推广应用。 抽油杆扶正工艺技术经过接近抽油杆扶正工艺技术经过接近10年的发展历程大体可以概括为：年的发展历程大体可以概括为：（一）、防偏磨配套工艺现状分析（一）、防偏磨配套工艺现状分析 当初的抽油杆杆体压铸尼龙套主要目的是刮蜡当初的抽油杆杆体压铸尼龙套主要目的是刮蜡 从国外引进和自主开发的金属滚轮接箍式抽从国外引进和自主开发的金属滚轮接箍式抽油杆扶正器由于存在缺陷和金属间更为猛烈的磨油杆扶正器由于存在缺陷和金属间更为猛烈的磨损造成油管早期严重偏磨损伤，已经引起全国各损造成油管早期严重偏磨损伤，已经引起全国各大油田的高度重视大油田的高度重视 在偏磨越来越严重的情况下，生产在偏磨越来越严重的情

35、况下，生产厂商相继开发生产有抽油杆杆体分瓣插接厂商相继开发生产有抽油杆杆体分瓣插接固定式尼龙扶正器、抽油杆短节固定式尼固定式尼龙扶正器、抽油杆短节固定式尼龙扶正器抽油杆接箍固定式尼龙扶正器、龙扶正器抽油杆接箍固定式尼龙扶正器、螺旋双功接头式尼龙扶正器。螺旋双功接头式尼龙扶正器。 底部加重是防止杆柱底部抽油杆弯曲的有效方法，它底部加重是防止杆柱底部抽油杆弯曲的有效方法，它能使杆柱中和点下移，且可以降低杆柱的交变应力幅能使杆柱中和点下移，且可以降低杆柱的交变应力幅度度, , 延长抽油杆疲痨断裂周期。加重杆在清洗修复时发延长抽油杆疲痨断裂周期。加重杆在清洗修复时发现也同样存在偏磨和弯曲问题，现场测量

36、现也同样存在偏磨和弯曲问题，现场测量42mm42mm加重杆直加重杆直径最小仅为径最小仅为35mm35mm，且部分加重杆有弯曲现象，这说明了，且部分加重杆有弯曲现象，这说明了加重杆也同样需要扶正防偏磨。加重杆也同样需要扶正防偏磨。（一）、防偏磨配套工艺现状分析（一）、防偏磨配套工艺现状分析 目目 录录六、今后的重点工作和几项研究工作六、今后的重点工作和几项研究工作 ）、）、 首选机械预张力锚定。根据不同井况目前基本上固首选机械预张力锚定。根据不同井况目前基本上固定采用两种工具实现两种工艺目的。定采用两种工具实现两种工艺目的。项目组依据现场偏磨现状，实施如下综合配套：项目组依据现场偏磨现状，实施如

37、下综合配套： 二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 井深井深(m)800-12001200-15001500-20002000-2500下放深度下放深度(m)0.15-0.20.2-0.250.25-0.30.3-0.4泵深泵深(mm)800-12001200-15001500-20002000-2500泵径泵径(m)83705656445644384438拉力拉力(KN)272725302030 24203225SSJ-

38、115油管锚坐锚下放深度参考值油管锚坐锚下放深度参考值SSJ-115油管锚坐锚上提拉力参考值油管锚坐锚上提拉力参考值 二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 泵泵 深深(m)800-12001200-15001500-20002000-2500下放深度下放深度(m)0.35-0.40.4-0.450.45-0.50.5-0.45泵深泵深(m)800-12001200-15001500-20002000-2500泵径泵径(mm)83705656445644384438拉力拉力(KN)30303035254030254530XS-1

39、15油层保护器坐锚下放深度参考值油层保护器坐锚下放深度参考值 XS-115油层保护器坐锚上提拉力参考值油层保护器坐锚上提拉力参考值 二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 直 接 采 用直 接 采 用 4 2 m m 加 重 杆 和 利 用加 重 杆 和 利 用25mm抽油杆改制的变径加重杆实现底抽油杆改制的变径加重杆实现底部部扶正扶正加重工艺加重工艺 二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 杆柱扶正加重配套使用方案杆柱扶正加重配套使用方案 泵径泵径(mm)42m

40、m加重杆加重杆25mm变径杆变径杆与柱塞连与柱塞连接方法接方法长度长度(m)扶正方法扶正方法与柱塞连与柱塞连接方法接方法长度长度(m)扶正方法扶正方法70及及以上以上直接连接直接连接150-1207/8“-68mm直接连接直接连接300-4003/4-58mm56直接连接直接连接100-1207/8-58mm直接连接直接连接200-3003/4-58mm44及及以下以下25mm变径变径杆连接杆连接80-1207/8-58mm直接连接直接连接1500-2003/4-58mm二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 普遍采用现有的尼龙

41、扶正器实现杆柱扶正。可根据不同的井况和泵普遍采用现有的尼龙扶正器实现杆柱扶正。可根据不同的井况和泵径以及泵深采取不同的底部加重然后根据不同的井况和泵径以及泵径以及泵深采取不同的底部加重然后根据不同的井况和泵径以及泵深采取抽油杆下部扶正，扶正长度（包括加重杆）共计深采取抽油杆下部扶正，扶正长度（包括加重杆）共计400m-450m 底部扶正长度匹配表 泵径泵径(mm)加重长度及扶正方法加重长度及扶正方法底部扶正长度及方法底部扶正长度及方法加重长加重长度度(m)扶正方法扶正方法加重长度加重长度(m)扶正方法扶正方法70及以上及以上150-2007/8“-68mm300-2507/8“ -68mm或或

42、1 -68mm56100-1507/8-58mm300-2507/8-58mm44及以下及以下80-1207/8-58mm300-2507/8-58mm二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 实现管柱旋转必须放弃对降低偏磨具有重实现管柱旋转必须放弃对降低偏磨具有重要作用的管柱张力锚定，因为锚定后管柱不能要作用的管柱张力锚定，因为锚定后管柱不能旋转，为了管柱旋转就必须放弃管柱锚定。再旋转，为了管柱旋转就必须放弃管柱锚定。再加上现场使用中井口油管旋转器故障频繁，所加上现场使用中井口油管旋转器故障频繁，所以，目前优先采用锚定工艺。在个

43、别无法实现以，目前优先采用锚定工艺。在个别无法实现管柱锚定作业井和个别定向斜井采用管柱锚定作业井和个别定向斜井采用 二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效治理 根据采油厂油管修复线工艺实际检测根据采油厂油管修复线工艺实际检测能力，目前基本上采取存在偏磨问题的油能力，目前基本上采取存在偏磨问题的油管、抽油杆全部更换，回收后由生产准备管、抽油杆全部更换，回收后由生产准备大队按标准检测修复大队按标准检测修复 ，解决，解决木桶效木桶效应应。 二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套二）、以现场检测鉴定为依据，实行综合配套实现有效治理实现有效

44、治理 目目 录录六、今后的重点工作和几项研究工作六、今后的重点工作和几项研究工作 东辛采油厂防偏磨综合治理力求现场检测分东辛采油厂防偏磨综合治理力求现场检测分析，遵循配套原则，实施复合工艺，实现综合治析，遵循配套原则，实施复合工艺，实现综合治理，由作业科牵头，有工艺所、作业大队、采油理，由作业科牵头，有工艺所、作业大队、采油矿、采油队相关人员组成现场检测鉴定小组，主矿、采油队相关人员组成现场检测鉴定小组，主要负责抽油机作业井现场的：要负责抽油机作业井现场的：（1）油管偏磨程度鉴油管偏磨程度鉴定分析、数据资料录取及更换规格、数量确定；定分析、数据资料录取及更换规格、数量确定；（2）防防偏磨工具、

45、工艺措施的确定；偏磨工具、工艺措施的确定；（3）现场录取防偏磨配套现场录取防偏磨配套工艺措施相关数据资料。工艺措施相关数据资料。 锚定、扶正加重、底部扶正锚定、扶正加重、底部扶正 优选优选1 120锚定、扶正加重锚定、扶正加重 优选优选2 5扶正加重、底部扶正、管柱旋转扶正加重、底部扶正、管柱旋转 优选优选3 4扶正加重、底部扶正扶正加重、底部扶正 优选优选4 12锚定、底部扶正锚定、底部扶正 淘汰淘汰4 5底部扶正、旋转底部扶正、旋转 淘汰淘汰3 7加重、底部扶正加重、底部扶正淘汰淘汰2 7底部扶正底部扶正 淘汰淘汰1 15 在实施防偏磨配套的在实施防偏磨配套的175口井中，目前已经再一次作

46、业井口井中，目前已经再一次作业井20口。口。不是由不是由 偏磨因素造成的作业井有偏磨因素造成的作业井有6口井。保修期内的返工井有口井。保修期内的返工井有16口井，返修率口井，返修率9%，低于采油厂未实施防偏磨配套的综合返修率。，低于采油厂未实施防偏磨配套的综合返修率。返修的返修的15口井中因工艺配套不完善造成的有口井中因工艺配套不完善造成的有8口井，主要是因为防口井，主要是因为防偏磨工作刚刚开始，配套工具不全未采取全面防偏磨配套，仅仅偏磨工作刚刚开始，配套工具不全未采取全面防偏磨配套，仅仅采取个别单项措施。如：采取个别单项措施。如：营营13-79仅采取锚定，因无仅采取锚定，因无42mm加重杆加

47、重杆而用而用25mm抽油杆代替加重，同时也没有采取下部扶正措施，生抽油杆代替加重，同时也没有采取下部扶正措施，生产产60天造成泵上第一油管偏磨裂缝。维护井天造成泵上第一油管偏磨裂缝。维护井2口，其中营口，其中营87-33是是70mm泵采取普通扶正措施生产泵采取普通扶正措施生产114天抽油杆接箍偏磨断，同时也天抽油杆接箍偏磨断，同时也未采取锚定加重措施；未采取锚定加重措施； 在实施（锚定、加重、扶正）理想防偏磨配套的在实施（锚定、加重、扶正）理想防偏磨配套的120口井中，返修口井中，返修8口井，返修率口井，返修率6.6%，大大低于采油，大大低于采油厂未实施防偏磨配套的综合返修率。真正因为防偏磨厂

48、未实施防偏磨配套的综合返修率。真正因为防偏磨工艺配套问题造成的返修井工艺配套问题造成的返修井3口（口（C34-14 L1-294 Y45-6），返修率），返修率2.5%。如：。如：辛辛34-14虽采取了锚定、加重、虽采取了锚定、加重、底部扶正，但作业施工过程中没有将原井已经存在问底部扶正，但作业施工过程中没有将原井已经存在问题的滚轮扶正器卸掉，生产题的滚轮扶正器卸掉，生产60天滚轮扶正器将油管严天滚轮扶正器将油管严重磨坏造成返修重磨坏造成返修;营营45-X6虽采取了锚定、加重、扶正虽采取了锚定、加重、扶正措施，生产措施，生产75天中部造斜点油管仍然存在偏磨问题，天中部造斜点油管仍然存在偏磨问题

49、，分析可能是井斜问题分析可能是井斜问题;莱莱1-294因为加重杆脱扣。因为加重杆脱扣。 为了加强防偏磨配套综合治理，另外完成的一项重要工作是进行了为了加强防偏磨配套综合治理，另外完成的一项重要工作是进行了25mm管、杆管、杆自动扶正防偏磨装置自动扶正防偏磨装置的先期试验工作。的先期试验工作。25mm管、杆自管、杆自动扶正防偏磨装置工艺技术的重要设计概念是动扶正防偏磨装置工艺技术的重要设计概念是扶正位置或扶正点不固定扶正位置或扶正点不固定，由有史以来的尼龙扶正器杆体固定由有史以来的尼龙扶正器杆体固定外扶正改变为内外自动扶正外扶正改变为内外自动扶正，可以认，可以认为是外固定扶正，内孔管、杆根据偏磨

50、点自由移动，且滑动阻力大大降为是外固定扶正，内孔管、杆根据偏磨点自由移动，且滑动阻力大大降低。自动根据油管、抽油杆偏磨点的不断变化，扶正器在油管内孔中相低。自动根据油管、抽油杆偏磨点的不断变化，扶正器在油管内孔中相对固定，又相对不固定，再加上抽油杆表面进行了特殊的表面工艺处理，对固定，又相对不固定，再加上抽油杆表面进行了特殊的表面工艺处理，摩擦系数得到了很大降低，不但摩擦系数得到了很大降低，不但真正完美地达到油管、抽油杆隔离不接真正完美地达到油管、抽油杆隔离不接触，还大大降低抽油杆柱下行阻力，最终实现理想的防偏磨效果触，还大大降低抽油杆柱下行阻力，最终实现理想的防偏磨效果。尼龙。尼龙套有效使用

51、期是现有工艺技术的套有效使用期是现有工艺技术的3-5倍，在不同的井况可达到倍，在不同的井况可达到300-500天。天。目前该种自动扶正防偏磨装置在东辛采油厂目前该种自动扶正防偏磨装置在东辛采油厂永永101-16等等15口井下井试验，口井下井试验，除除营营72-62井下井井下井60多天后因措施转注提出外，其他井至今生产正常。且多天后因措施转注提出外，其他井至今生产正常。且营营72-62井提出的自动扶正防偏磨装置经地面检测，各项主要数据指标均井提出的自动扶正防偏磨装置经地面检测，各项主要数据指标均保持原产品的设计要求范围内，完全还能继续使用，现已经下入保持原产品的设计要求范围内，完全还能继续使用，

52、现已经下入莱莱38-107井继续其试验使用工作。井继续其试验使用工作。该防偏磨杆不但适用于直井防偏磨，该防偏磨杆不但适用于直井防偏磨，还特别适用于定向斜井还特别适用于定向斜井 现有杆柱固定式尼龙扶正器工况示意图现有杆柱固定式尼龙扶正器工况示意图 25mm25mm管、杆自动扶正防偏磨装置原理示意图管、杆自动扶正防偏磨装置原理示意图直井井下工作状况模拟示意图直井井下工作状况模拟示意图斜井井下工作状况模拟示意图斜井井下工作状况模拟示意图 25mm 25mm 防防 偏偏 磨磨 装置装置 试试 验验 下下 井井 井井 号号 序号序号作业队作业队井号井号下井长度及根数下井长度及根数下入日期下入日期加重情况（规范加重情况（规范*长度）长度）112永永101-x16300m*75根根18/9/212永永102-x23300m*75根根22/942mm*100m33营营14-x14300m*75根根23/9/426辛辛109-8300m*75根根23/942mm*100m52寻寻34-x34300m*75根根26/942mm*100m6