抽油机井偏磨腐蚀机理及防治对策

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1、抽油机井偏磨腐蚀机理及防治对策靳从起　吕树章　韩应胜　　摘要：根据对中原第三采油厂抽油机井井况和工况的统计结果，对形成偏磨腐蚀的多种因素进行了较为系统的分析，提出了有针对性的措施，并在现场予以实施，有效地延长了抽油机井的检泵周期。　　关键词：油井；抽油杆；油管；磨损；腐蚀；对策；应用　　中图分类号：TE983　　文献标识码：B　　文章编号：1001-3482（1999）05-0015-05　　中原第三采油厂共有生产井415口，其中抽油机井367口，占生产井的88.4％。由于井斜、综合含水的上升和产出水的强腐蚀性，抽油机井中油管与抽油杆的偏磨腐蚀现象日趋严

2、重。1997年偏磨腐蚀井164口，偏磨腐蚀井占频繁作业井的74％，占抽油机生产井数的44.7％，因偏磨腐蚀而造成油井检泵作业的工作量占全年检泵作业工作量总和的39.6％，管、杆的使用寿命也因偏磨腐蚀而缩短了40%～60％。例如，NW257井，新油管下井176d，由于偏磨腐蚀使油管产生20cm长的裂缝。NW16井，新油管下井89d，因偏磨腐蚀而穿孔。每年由于油管和抽油杆偏磨腐蚀造成的直接经济损失近千万元，间接经济损失3000万元以上，偏磨腐蚀已成为影响油田正常生产的重要因素之一。因此，应用新技术、新工艺减少偏磨腐蚀，是降低采油成本的有效措施之一。1　引起

3、偏磨腐蚀的因素　　偏磨起源于钻井，表现在抽油机井的生产过程中；产出介质的强腐蚀性是偏磨腐蚀的催化剂。1．1　井斜及偏磨的原因1.1.1　引起井斜的原因　　a)　自然井斜　在钻井过程中，随着钻井深度的增加，钻头与井口的同心度变差。不同井深的井中心与井口中心的相对位置，从平面上看，是在井口中心周围的点的集合群；从垂直来看，井筒是一条弯曲旋扭的线条，一般油井井深超过600～800m，会出现扭曲现象。中原石油勘探局第三采油厂油井的平均倾斜度为3.75°，最大27°。偏磨均发生在600～800m以下。　　b)　斜井　随着钻井技术的发展和油田开发需要，定向斜井不断增

4、多［1］。例如，NW142井、W143井，井斜达到20°以上,水平位移500m以上。　　c)　地层蠕变　地层蠕变造成套管变形，使井段出现弯曲变形，产生“狗腿子”；地层蠕变严重时会导致油井报废。例如，M1—23井在1420m处，因断层引起套管错断。1.1.2　引起偏磨的原因　　由于套管变形和井斜，使油管产生弯曲。在抽油机井生产时，抽油杆的综合拉力F或综合重力W产生了一个水平分力FX。在水平分力FX（正压力）的作用下，油管和抽油杆接触，产生摩擦（如图1和图2所示）。图1　井下管杆上冲程偏磨示意　图2　井下管杆下冲程偏磨示意FX＝Fsinθ或　　　　　　　　　

5、　　　　　　　　　FX＝Wsinθ(1)式中，FX为由F或W引起的抽油杆对油管内壁的正压力；θ为油管的倾斜角度；F为抽油杆的拉力；W为抽油杆的重力和各种阻力的合力。　　在正压力FX的作用下，上冲程时抽油杆与油管的上侧内壁产生摩擦；下冲程时抽油杆与油管的下侧内壁产生摩擦。由于离井口越近，F或W越大，根据式（1），FX也越大，磨损越严重；油管的倾斜角度θ越大，正压力FX越大，磨损就越严重。　　在弯曲度（“狗腿子”度）较小的地方，油管内壁和抽油杆接箍产生摩擦，油管偏磨面积较大，磨损较轻。而弯曲度越大的地方，不仅油管内壁与抽油杆接箍产生摩擦，油管内壁与抽油杆杆体

6、也产生摩擦，油管偏磨面积较小，磨损较严重。在抽油杆柱的上部，表现为单面偏磨，如图3和图3a，偏磨正压力较大，上冲程和下冲程均产生摩擦，偏磨较严重。这种偏磨往往把油管磨穿，是偏磨现象中最常见也是破坏性最大的一种。现场统计结果表明，这种偏磨约占偏磨井总数的60％。　　在抽油杆柱的中性点以下，为双面偏磨。上冲程时，由于井斜使抽油杆与油管内壁的一侧面产生偏磨；下冲程时，由于管内各种阻力与重力的综合作用，使抽油杆弯曲，并与油管内壁的另一侧面产生偏磨。这样就使被偏磨的接箍断面呈图4b和图4c所示的形状，同时使油管相对应的两侧面磨成深槽，甚至被磨穿。图3　抽油杆杆体偏

7、磨示意　ｂ单面偏磨c两侧面偏磨图4　抽油杆接箍断面偏磨示意1.2　参数对偏磨的影响1.2.1　冲程与冲次的影响　　在偏磨腐蚀的油井中，冲程短、冲次高时，偏磨的部位相对较小，偏磨次数频繁，磨损较严重，破坏力大。许多抽油机井的冲程为3.3m，冲次为6～8min－1，磨损较严重。1.2.2　底部抽油杆弯曲的影响　　抽油杆弯曲产生于下冲程。下冲程时，抽油杆主要受2个方向的力，一个是自身在液体中向下的重力；另一个就是活塞下冲程时受到向上的阻力。阻力随着活塞直径、抽油杆在油管内的各种摩擦阻力、抽油泵冲次以及液体运动粘度的增加而增大，也随活塞与泵衬套间隙减小而增大［2

8、］。而2个方向的力的平衡点，即为中性点，在中性点以下的抽油杆受压而弯曲，中性点以