王亞輝，劉道杰，殷彩霞，劉曉旭，詹婷婷，黃 梅

（1．中國石油冀東油田分公司鉆采工藝研究院，河北唐山 063004；2．中國石油冀東油田分公司陸上油田作業(yè)區(qū)，河北唐山 063004）

冀東油田受地面蝦池魚池分布影響，中深層油井多數(shù)都有不同程度的井斜角（5°～45°），油井舉升方式主要以有桿泵為主。受油田開發(fā)時間增長、深抽作業(yè)增加及含水率升高等因素的影響，有桿泵桿管偏磨已成為制約油井長期穩(wěn)定生產(chǎn)的主要因素之一[1-2]。2011年至2016年，冀東油田中深層檢泵230井次，磨損嚴重導致油管漏和斷脫檢泵147井次，占檢泵井次的63.9%，解決桿管偏磨問題已成為延長油井檢泵周期的首要任務。目前，桿管偏磨技術的研究主要是使用各種扶正器減小抽油桿柱與油管之間的摩擦力，但是卻忽視了沖次、沉沒度、含水率等因素對偏磨的影響，偏磨問題始終沒有得到有效控制[3]。本文通過分析影響桿管偏磨的井斜角、沖次、沉沒度、含水率等主要影響因素，計算導致桿管偏磨嚴重的界限值，根據(jù)影響因素制定防偏磨對策，現(xiàn)場偏磨治理效果明顯。

1 冀東油田中深層油井偏磨現(xiàn)狀

冀東油田陸上中深層油藏埋藏深（2 600 ～3 200 m），油井井斜主要為5°～45°，平均井斜28.9°，油井最大井斜不大于30°的油井占總井數(shù)的84%，80%的油井井身結構為五段制，油井沉沒度為426 m，綜合含水為80.8%，油井工作制度沖程平均為5.1 m，沖次為3次/min，主要應用的防偏磨技術為斜井桿+抗彎防磨器+扶正器+抗磨接箍。偏磨位置主要發(fā)生在穩(wěn)斜段、造斜段、造斜段上部直井段、泵上，偏磨形貌主要是抽油桿接箍偏磨，嚴重的可將抽油桿母扣全部磨掉或將公扣磨平；油管偏磨表現(xiàn)為內(nèi)壁被磨出一條平行于軸心的凹槽，甚至被磨出一條裂縫。

2 油井偏磨影響因素分析

2.1 井斜角大小影響因素分析

抽油桿在井筒上下運行中受井斜角和狗腿度的影響[4]，與油管接觸會產(chǎn)生一個水平分力，即摩擦正壓力，使桿管之間發(fā)生磨損，形成偏磨。隨著井斜角的增大，水平分力也增大，造成抽油桿與油管的正壓力增大，偏磨嚴重。但是，當井斜小于5°時，桿管偏磨影響很小[5]。

統(tǒng)計2011年至2016年冀東油田中深層抽油桿斷脫、油管漏等問題井，井斜角小于10°時，偏磨導致抽油桿斷脫、油管漏為13井次，占7.7%；井斜角在10°～20°時，抽油桿斷脫、油管漏的井次為63井次，占37.5%；井斜角大于20°時，抽油桿斷脫、油管漏為92井次，占54.8%。因此，結合礦場應用，油井井斜大于10°時，桿管偏磨須引起重視。

2.2 沖程沖次影響因素分析

抽油桿在下行過程中，“中和點”下部抽油桿的重力無法抵消所受阻力則易發(fā)生彎曲[6]，抽油桿接箍以一定的角度與油管在某一點開始產(chǎn)生刮削作用，從而發(fā)生偏磨。主要影響因素是抽油桿的運行速度，也就是說沖次越高，磨損時抽油桿相對運動速度越大，下行阻力也就越大，彎曲越嚴重，產(chǎn)生的刮削磨損也越嚴重。

分析中深層油井桿柱中和點位置隨沖次變化曲線（圖1），當沖次超過3次/min時，隨著沖次的增加，下部桿柱受壓位置迅速上升，沖次由2次/min增加到5次/min，桿柱受壓位置從1 619 m上升到1 468 m，中性點位置上升了151 m，延長了抽油桿在下沖程中彎曲變形長度，加劇了桿管的偏磨。因此，為減少桿管偏磨程度，在保證油井產(chǎn)量的基礎上，沖次需要控制在2次/min左右。

圖1 中深層油井桿柱中和點位置隨沖次變化

2.3 沉沒度影響因素分析

沉沒度較高。上沖程時，固定閥打開，造成泵內(nèi)吸入壓力增大，那么抽油桿受到向上的頂力越大，導致抽油桿彎曲越嚴重[7]，造成桿、管偏磨加?。幌聸_程時，固定閥關閉，沉沒度對桿彎曲沒有影響，但由于固定閥關閉，此時沉沒度對油管下部產(chǎn)生向上的頂力，使油管易彎曲，造成桿管偏磨。

沉沒度較低。一方面造成油井沉沒壓力與流壓低，易導致桿管、抽油泵結蠟嚴重，使抽油桿下行阻力增大并產(chǎn)生彎曲，造成桿管偏磨[8]；另一方面，可造成供液不足，產(chǎn)生液擊，引起桿柱振動，加劇了桿柱的下行彎曲，桿管偏磨加劇。

礦場應用表明，冀東油田中深層油井沉沒度小于200 m或者大于500 m時，抽油機井桿管偏磨就會加重（表1）。為了減輕桿管偏磨，抽油機井的沉沒度應保持在200 ～500 m。

表1 中深層沉沒度影響檢泵井次統(tǒng)計 井次

2.4 含水對偏磨影響因素分析

在理想狀態(tài)下，當產(chǎn)出液含水大于74.02%時，產(chǎn)出液由油相轉為水相。因此，產(chǎn)出液含水率低時[9]，桿管處于“油包水”狀態(tài)，動摩擦因數(shù)較小，磨損較輕；產(chǎn)出液含水高時，桿管處于“水包油”狀態(tài)，動摩擦因數(shù)大大增加，加快了桿管磨損。結合實際生產(chǎn)情況（表2），中深層油井含水大于90%，桿管偏磨更嚴重。

表2 冀東中深層含水率影響檢泵井次統(tǒng)計 井次

3 防偏磨技術優(yōu)化研究

冀東油田中深層油井目前應用的防偏磨技術主要有斜井桿、扶正器和耐磨內(nèi)襯油管。為減緩偏磨的影響，通過優(yōu)化桿柱組合、合理選用防偏磨工具、優(yōu)化設計生產(chǎn)參數(shù)，筆者對目前應用的防偏磨技術進行了完善。

3.1 桿柱優(yōu)化組合

根據(jù)冀東油田中深層典型井井斜、泵徑、泵深，合理使用加重桿，改善桿柱的受力結構，可有效地減少抽油桿下行阻力，將上部抽油桿拉直（表3）；還可以利用其抗壓臨界載荷大、不易彎曲的特點，使桿柱中和點下移（合理下移至加重桿內(nèi)），避免下部抽油桿受壓彎曲導致桿管偏磨[10-12]。

3.2 合理使用防偏磨工具

（1）重視油井井斜角大于10°的油井桿管偏磨治理。優(yōu)化斜井桿應用長度，在造斜段始末位置上下各多加100 m斜井桿；穩(wěn)斜段使用每根抽油桿加一個抽油桿扶正器，在能夠保證防偏磨的同時，盡量使用較小直徑的扶正工具；為了防止油管彎曲使抽油桿發(fā)生偏磨，泵上采用雙向保護接箍。

表3 中深層典型井桿柱組合優(yōu)化設計

（2）選井優(yōu)化耐磨襯里油管。耐磨襯里油管由碳纖維與超高分子聚乙烯復合而成，將襯里用熱漲工藝附著在油管內(nèi)壁制成復合油管。襯里具有良好的耐磨、耐腐蝕性、不結鹽、不結垢、絕熱保溫的作用。井斜角大于35°的油井，綜合含水大于90%，油井沉沒度不在200 ～ 500 m時，沖次較大則易造成桿管偏磨嚴重的油井中使用耐磨襯里油管，能有效減緩桿磨偏磨，延長油井檢泵周期。

3.3 優(yōu)化設計生產(chǎn)參數(shù)

（1）在滿足深井泵產(chǎn)液量的前提下，采用“長沖程+慢沖次”和小泵徑生產(chǎn)，一方面能增大油管與抽油桿的磨損面積，減少偏磨次數(shù)，使磨損均勻；另一方面低沖次可以降低抽油桿中和點位置，減少中和點以下抽油桿彎曲長度。通過優(yōu)化設計，在保證油井產(chǎn)量的同時，沖次應控制在2次/min左右。

（2）油井在生產(chǎn)過程中保持沉沒度為200～500 m時，可以有效降低桿管偏磨程度。

4 防偏磨技術應用

以冀東油田典型區(qū)塊柳贊中區(qū)抽油機井為研究對象，開展防偏磨技術優(yōu)化49井次，其中合理使用加重桿21井次，合理優(yōu)化內(nèi)襯油管28井次，降低50%的偏磨嚴重油井沖次。目前，平均沖程5.3 m，沖次1.9次/min，減小了偏磨，降低了躺井率。28口井采用內(nèi)襯油管防偏磨技術后檢泵周期從450 d延長到700 d，平均每口井一年降低生產(chǎn)維護費用（檢泵費用和物料更換費用）5×104元（按照單井應用耐磨襯里油管1 200 m計算），柳中區(qū)塊進行防偏磨技術優(yōu)化后年降本共140×104元。

5 結論與建議

（1）冀東油田中深層油井井斜角大于10°、沖次超過2次/min、沉沒度小于200 m或者大于500 m、含水大于90%時，有桿泵管桿偏磨嚴重。

（2）通過優(yōu)化桿柱組合、合理選用防偏磨工具、優(yōu)化設計生產(chǎn)參數(shù)，完善了中深層油井防偏磨技術?，F(xiàn)場應用效果表明，該項技術具有較好的推廣應用前景，對國內(nèi)同類油井防偏磨技術應用具有重要借鑒意義。

（3）防偏磨技術在實際應用過程中，須綜合考慮油井偏磨情況，優(yōu)選針對性的防偏磨方法，以達到有效防治有桿泵桿管偏磨最佳效果。