朱振平

(中石化河南油田分公司第一采油廠，河南 桐柏 474780)

范民

(中石化河南油田分公司第二采油廠，河南 唐河 473400)

李軍

(中石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽 473132)

田紅燕，陳紹江，鄭壯，袁偉，袁結(jié)連

河南油田躺井原因分析及控制措施研究

朱振平

(中石化河南油田分公司第一采油廠，河南 桐柏 474780)

范民

(中石化河南油田分公司第二采油廠，河南 唐河 473400)

李軍

(中石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽 473132)

田紅燕，陳紹江，鄭壯，袁偉，袁結(jié)連

(中石化河南油田分公司第一采油廠， 河南 桐柏 474780)

[摘要]受井斜、高含水、聚驅(qū)、工具質(zhì)量和地層等因素影響，管桿偏磨和腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象加劇，造成躺井井次逐年增加，嚴(yán)重影響了油田生產(chǎn)。為此，從管、桿偏磨，抽油泵故障以及地層因素這3個(gè)方面對(duì)河南油田第一采油廠躺井原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際從偏磨治理(包括實(shí)施桿徑統(tǒng)一、使用油管錨定或尾管加重技術(shù)、合理使用防磨器或鑄塑桿、通過桿柱力學(xué)分析調(diào)整桿柱組合、聚驅(qū)井全井扶正、優(yōu)化抽吸參數(shù)、采用抽油桿旋轉(zhuǎn)、簡(jiǎn)化機(jī)堵井管柱等8個(gè)方面)、改進(jìn)抽油泵結(jié)構(gòu)(包括脫節(jié)器和活塞凡爾罩的改進(jìn))、地層因素躺井治理(包括腐蝕結(jié)垢和出砂井治理)對(duì)躺井控制措施進(jìn)行了研究，并針對(duì)不同井況及井下管柱特點(diǎn)采取相應(yīng)措施進(jìn)行了治理，效果顯著。

[關(guān)鍵詞]河南油田；躺井原因；控制措施

在原油生產(chǎn)過程中，躺井不僅影響原油產(chǎn)量，還會(huì)增加作業(yè)成本，嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)。受井斜、高含水、聚驅(qū)、工具質(zhì)量和地層等因素影響，河南油田分公司第一采油廠的管桿偏磨和腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象加劇，造成躺井井次逐年增加。為了有效控制躺井井次，減少躺井造成的損失，對(duì)油井躺井原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)躺井控制措施進(jìn)行了研究和應(yīng)用。

1躺井原因分析

2011~2013年共躺井1911井次，躺井率48.92%，其中偏磨躺井472井次，占總躺井?dāng)?shù)的24.7%；管、桿、泵造成躺井526井次，占總躺井?dāng)?shù)的27.5%，地層因素造成躺井391井次，占總躺井?dāng)?shù)的20.5%。管桿偏磨、泵、地層因素是近幾年躺井的主要原因。

1.1管、桿偏磨

引起抽油機(jī)井管、桿偏磨的因素很多，具體某井的偏磨可能是一種或多種因素所致，不同的井況，某種因素的影響嚴(yán)重程度也不同。分析其原因有：①井斜引起管、桿偏磨；②封隔器坐封引起管桿偏磨；③高含水率引起管桿偏磨；④聚驅(qū)引起管桿磨損。除上述原因外，桿柱失穩(wěn)、管桿材質(zhì)、沖程沖次、出砂、結(jié)蠟等都將不同程度的造成抽油桿、油管的磨損。

1.2抽油泵故障

2011~2013年抽油泵故障躺井222井次，平均免修期420d，其中普通泵躺井210井次，平均免修期426d，螺桿泵躺井12井次，平均免修期325d。普通泵躺井原因主要為：固定凡爾刺漏、活塞斷脫、脫節(jié)器問題和活塞液流通道變形。分析其原因有：①脫節(jié)器問題；②活塞液流通道變形，影響出液；③活塞斷脫。

1.3地層因素

2011~2013年地層因素躺井391井次，占總數(shù)的20.5%，原因?yàn)榻Y(jié)垢、腐蝕、結(jié)蠟、出砂。抽油桿、油管結(jié)垢后，將增加上行負(fù)荷，使抽油桿受力狀況惡化，增加躺井。如南79-平8井2011年1月11日補(bǔ)孔后下新桿完井，2011年4月5日桿斷，免修期84d，第116根3/4in桿本體斷，管桿結(jié)垢、腐蝕，在抽吸參數(shù)不變情況下，最大負(fù)荷從2月8日的69.01kN上升至3月7日83.9kN。

2控制措施

2.1偏磨治理

1)實(shí)施桿徑統(tǒng)一目前常用的桿柱優(yōu)化組合設(shè)計(jì)中，采用的都是API標(biāo)準(zhǔn)中的“桿柱等強(qiáng)度”設(shè)計(jì)。這樣的桿柱設(shè)計(jì)方案，桿柱組合都是上粗下細(xì)。但研究表明，越是桿柱下部，桿柱懸重越小，法向力的影響越大，偏磨程度越嚴(yán)重。因此在滿足抽汲負(fù)荷條件下，首先保證盡量避免桿柱上粗下細(xì)，且盡量使用大直徑桿。聚驅(qū)桿柱設(shè)計(jì)優(yōu)先采用單級(jí)組合，上下統(tǒng)一桿徑，減小法向力。在下泵深度不能滿足單一桿徑條件時(shí)，采取“優(yōu)化底部加重，避免使用三級(jí)組合”的方法。

2)使用油管錨定或尾管加重技術(shù)對(duì)于因水驅(qū)油藏桿柱失穩(wěn)造成桿柱偏磨井，采取油管錨定和尾管加重技術(shù)，可避免桿柱失穩(wěn)，減緩偏磨。油管錨定即在泵上下入油管錨定器固定油管，避免了上沖程時(shí)泵上油管受壓彎曲導(dǎo)致的桿柱上行磨損，同時(shí)在作業(yè)時(shí)進(jìn)行泄油，減少地面污染和減少?zèng)_程損失，提高泵效的作用；尾管加重即增加泵下尾管長(zhǎng)度，使泵上油管所受的預(yù)拉力增加，以免在上沖程時(shí)泵上油管受壓彎曲導(dǎo)致管桿接觸磨損，一般尾管長(zhǎng)度選擇200～300m。如采用傳重式加重桿，可以將所有加重塊重量全部傳遞到底部，保證整個(gè)抽油桿柱基本處于受拉狀態(tài)，減少下部屈曲的抽油桿對(duì)油管的正壓力。

對(duì)于管桿失穩(wěn)井，2014年采用管柱錨定、尾管加重和桿柱優(yōu)化組合，減少了生產(chǎn)過程中由于管柱蠕動(dòng)造成的偏磨加劇，主要實(shí)施油管錨定102井次，尾管加重實(shí)施68井次，偏磨周期由286d到567d，延長(zhǎng)281d。

3)合理使用防磨器或鑄塑桿合理使用扶正防磨器或鑄塑桿，可以減少井眼軌跡造成的偏磨，起到扶正抽油桿作用，避免抽油桿接箍及本體直接與油管內(nèi)壁接觸產(chǎn)生摩擦，能有效減緩抽油桿與油管磨損。目前主要應(yīng)用接箍固定式尼龍扶正防磨器，防磨效果較好，但要注意尼龍扶正防磨器下井時(shí)要求精確配長(zhǎng)，讓防磨器在整個(gè)上下沖程內(nèi)盡量避開油管接箍，否則尼龍扶正防磨器易被油管連接處長(zhǎng)期刮掛剝蝕，磨損加速，并且剝落的碎屑易在地面堵塞單流閥，中途停井時(shí)有可能造成泵卡等。鑄塑桿主要是在普通抽油桿上增加3個(gè)鑄塑塊，因鑄塑塊外徑大于抽油桿，在抽吸過程中鑄塑塊與油管接觸，可減緩抽油桿磨損，延長(zhǎng)檢泵周期。

4)通過桿柱力學(xué)分析調(diào)整桿柱組合通過井下桿柱力學(xué)分析看出偏磨主要出現(xiàn)在下沖程，桿柱推動(dòng)柱塞下行時(shí)，抽油桿柱受到下行阻力的影響，克服下行阻力，中和點(diǎn)以下發(fā)生彎曲后接觸油管壁，產(chǎn)生側(cè)向力，使桿管相互磨損，對(duì)易磨損部分有針對(duì)性調(diào)整桿柱組合，可以起到顯著成效。

5)聚驅(qū)井全井扶正因?yàn)榫垓?qū)井采出液具有一定的彈性，井下桿柱除了受軸向力外還受側(cè)向力的影響，聚驅(qū)中法向力存在全井，因此全井抽油桿柱不能只在偏磨段上下扶正，否則易造成因?yàn)椴糠址稣?，偏磨受力發(fā)生改變，偏磨段轉(zhuǎn)移；或者加裝工具后桿柱因彈簧效應(yīng)，彎曲井段、彎曲幅度發(fā)生改變，容易造成偏磨段轉(zhuǎn)移、偏磨程度的嚴(yán)重化，影響治理效果。所以聚驅(qū)偏磨油井需要采取全井扶正的措施，在保證消除法向力作用的同時(shí)，增加桿柱抗失穩(wěn)能力，保證桿柱的抗彎曲，減少桿斷的幾率。目前現(xiàn)場(chǎng)采用統(tǒng)一桿徑+全井扶正+井口旋轉(zhuǎn)技術(shù)用以減少抽油桿偏心度，以降低或消除抽油桿的彎曲，減少偏磨。2014年進(jìn)行聚驅(qū)偏磨治理58井次，同比降低36井次。

6)優(yōu)化抽吸參數(shù)在滿足油田地質(zhì)開發(fā)要求的前提下，盡量采用長(zhǎng)沖程、低沖次。長(zhǎng)沖程、低沖次可以增加油管與抽油桿的磨損面積，減少摩擦次數(shù)，使磨損均勻，有利于延長(zhǎng)抽油桿的使用壽命，同時(shí)對(duì)沉沒度大于300m的抽油機(jī)井進(jìn)行上提泵掛，減小上沖程過程進(jìn)液壓力過高造成對(duì)桿柱的上頂彎曲，減少管桿接觸磨損面積，也減輕抽油機(jī)負(fù)荷，管桿間的正壓力也隨著減小，使磨損大大減輕。2014年換大泵降沖次實(shí)施26井次，平均沖次由6.02次/min降到4.83次/min，偏磨躺井率由25.9%降到18.75%。

7)采用抽油桿旋轉(zhuǎn)對(duì)于偏磨十分嚴(yán)重的井，使用抽油桿自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置，可以提高防偏磨效果。在抽油桿安裝自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置，使抽油桿均勻磨損，防止管桿在同一方向上重復(fù)摩擦造成偏磨，可有效減輕偏磨的危害，延長(zhǎng)抽油井正常生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)也有效防止抽油桿脫扣。

8)簡(jiǎn)化機(jī)堵井管柱簡(jiǎn)化生產(chǎn)管柱，使堵水管柱與生產(chǎn)管柱分開，有利于減小桿、管接觸，防止偏磨。封上采下或封中間采兩頭的井使用Y441+Y341丟手封封堵非生產(chǎn)層層位；封堵底水井采用打可取式、可鉆式橋塞簡(jiǎn)化管柱，使完井生產(chǎn)管柱不帶封，避免坐封造成管柱彎曲增加偏磨。

2.2改進(jìn)抽油泵結(jié)構(gòu)

1)脫節(jié)器的改進(jìn)脫節(jié)器是連接抽油桿和柱塞的關(guān)鍵部位，尤其是在聚驅(qū)聚合物濃度不斷上升的情況下，對(duì)材質(zhì)的要求更高，首先，通過改進(jìn)熱處理工藝使脫節(jié)器具有足夠剛度和硬度的同時(shí)，又具有足夠的塑性和韌性；其次對(duì)脫節(jié)器的加工質(zhì)量和精度方面進(jìn)行提高，釋放接頭矛桿采用膠粘，打穩(wěn)釘進(jìn)行固定。

2)活塞凡爾罩的改進(jìn)與老式凡爾罩結(jié)構(gòu)比較，改進(jìn)后的出油凡爾罩出油孔內(nèi)徑增大了1mm，最大孔距30mm，比老式結(jié)構(gòu)增大了7mm，大于凡爾球的直徑2mm，解決了凡爾球堵塞出油孔的問題。2014年改進(jìn)后未發(fā)現(xiàn)因凡爾罩變形影響出液檢泵的作業(yè)。

2.3地層因素躺井治理

1)腐蝕結(jié)垢治理針對(duì)因腐蝕、結(jié)垢造成躺井的，及時(shí)取樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，生產(chǎn)過程中采取在套管定期加入緩蝕劑或阻垢劑，延緩腐蝕和結(jié)垢速率。

對(duì)于部分難治理井，下入內(nèi)襯油管，減少腐蝕、偏磨。內(nèi)襯油管是在普通油管內(nèi)襯一層超高分子量聚乙烯材料，采用專用技術(shù)使襯管與鋼制油管緊貼在一起，形成“管中管”結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯油管不僅可以解決油管偏磨、腐蝕、結(jié)蠟等難題，同時(shí)由于其摩擦系數(shù)較低，還可降低油井光桿負(fù)荷、抽油桿柱底部應(yīng)力，延長(zhǎng)抽油桿柱的壽命。2014年先后在88口井投入內(nèi)襯油管，平均免修期從163d延長(zhǎng)至474d。

2)出砂井治理近年來，隨著含水的升高，部分井高液量生產(chǎn)，加上長(zhǎng)時(shí)間注水沖刷，造成出砂井越來越多，因砂卡造成躺井的井也在逐年增加。目前，在出砂井主要通過下入沉砂器進(jìn)行治理，當(dāng)液體通過沉砂器時(shí)造成旋流，依靠密度差異，產(chǎn)生不同離心力，實(shí)現(xiàn)液、砂分離，砂分離后排到尾管，液體通過泵抽出地面，避免了砂粒進(jìn)入泵筒，造成井卡。

3應(yīng)用效果

2014年，針對(duì)不同井況及井下管柱特點(diǎn)采取相應(yīng)措施進(jìn)行了治理，全廠躺井648井次，躺井率45.51%，對(duì)比2013年分別減少20井次，下降3.64%。其中偏磨躺井152井次，同比減少井次7井次，抽油泵躺井87井次，同比減少11井次(抽油泵活塞改進(jìn)后未出現(xiàn)液量通道受阻進(jìn)行作業(yè))，地層因素躺井130井次，同比減少25井次。

4結(jié)論

1)抽油井井油管、抽油桿的偏磨重要原因是由井斜、封隔器坐封導(dǎo)致泵上油管彎曲、產(chǎn)出液含水率高等因素引起。

2)簡(jiǎn)化生產(chǎn)管柱、增加泵下尾管長(zhǎng)度、下防磨器、下鑄塑桿、下油管錨、優(yōu)化參數(shù)等能有效防治管桿磨損，延長(zhǎng)管桿使用壽命，延長(zhǎng)油井免修期。

3)通過增大凡爾罩油孔內(nèi)徑和最大孔距，較好的解決了因凡爾罩變形造成的液流通道受阻問題。

4)采用油管內(nèi)襯技術(shù)進(jìn)行偏磨、防腐防垢治理，具有較好的治理效果。

5)單井具體采用哪些錯(cuò)施，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)層位、井斜大小、液量大小、產(chǎn)出液性質(zhì)等，針對(duì)性的選擇一種或多種治理措施，可達(dá)最佳效果。

[參考文獻(xiàn)]

[1]曲占慶，劉建敏，楊學(xué)云，等.高含水期抽油泵柱塞防偏磨技術(shù)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37(5)：106～107.

[2]郝建中，高維衣.注聚驅(qū)抽油桿管偏磨機(jī)理與防治[J].油氣井測(cè)試，2003，12(3)：9～11.

[編輯]辛長(zhǎng)靜

[引著格式]朱振平，范民，李軍，等.河南油田躺井原因分析及控制措施研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2015,12(13)：57~59.

54 Model for Predicting the Composite Plug Pressure in Liner Cementing

Sun Wenjun, Xu Minghui, Xu Xing, Sun Zeqiu(ShelfOilEquipment&ServicesCo.Ltd.,ResearchInstituteofPetroleumEngineering,SINOPEC，Dezhou253005)

Abstract:In allusion to the problem of the composite plug pressure in liner cementing is lack of theoretical support and based on the distribution of the fluid pressure inside the casing string, a model is established for predicting the composite plug pressure in liner cementing to provide a basis for its prediction before liner cementing operation.The distribution of fluid pressure inside the casing string is analyzed under the conditions both of the completion and incompletion of U tube effect.The software called “Wellplan-Opticem” is used to calculate the wellhead pressure of the composite pressure and a frictional pressure loss calculation program is used to calculate the fluid frictional pressure loss inside drill tool and combined with the plug shear pin and actual shear value, a calculation formula for composite pressure under the 2 conditions is established according to the distribution of fluid pressure inside the drill pipe.The prediction model of the composite plug pressure in liner cementing is successfully applied in 5 linear cemented wells in a domestic oilfield and the predicted pressure is compared with the actual one, the result indicates that the prediction model of composite plug pressure in liner cementing can meet the engineering requirements with the relative error below 10%.

Key words:liner cementing; sealing of the plug； prediction model

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2015)13-0057-03

[中圖分類號(hào)]TE358