防偏磨工藝技術是指抗磨副與油管不相對運動, 把抽油桿與油管的摩擦與磨損轉變為抗磨副自身的磨損, 從而可以避免油管與抽油桿的偏磨損傷, 治理井斜及井身軌跡彎曲產生的偏磨問題。
基本介紹
- 中文名：防偏磨工藝技術
- 外文名：Anti bias grinding technology
- 目的：減少損壞率
- 學科：石油工程
- 關鍵技術：抗磨副與油管不相對運動
- 影響因素：井眼軌跡、油品、工作制度等
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背景
一般而言，在油田開發的過程中，地層能量會逐漸下降，到一定時期地層原始能量就不能使油井保持自噴；有些油田甚至因為原始地層能量低或油稠一開始就不能自噴。油井不能保持自噴時，或雖能自噴但產量過低時，就必須藉助機械的能量進行採油。有桿泵抽油是世界石油工業傳統的採油方式，也是迄今在採油工藝中一直占主導地位的人工舉升方式。在我國各油田的生產井中大約有 80%是使用有桿抽油技術。全國各油田產液量的60%、產油量的75%是靠有桿抽油采出的。
抽油機井採油是有桿泵抽油的主體，也是石油工業的傳統的採油方式，是迄今為止一直占主導地位的人工舉升方式。然而，在世界各國油田的抽油機井採油系統中，由於桿管偏磨造成的油井事故廣泛存在。隨著下泵深度增加、產出液含水上升，偏磨問題呈上升的趨勢，每年因此造成的經濟損失巨大。
因此，根據油井的偏磨現狀，分析偏磨機理，找到切實有效的防治方法，對提高油井生產水平，減輕偏磨造成的影響，減少作業開支，具有重要的實際意義。
主要原因
井眼軌跡影響
隨著油田開發深入，定向大斜度井越來越多。由於井斜導致油管在井筒內發生偏移，而油管內的抽油桿在重力作用下趨於垂直，致使管桿接觸磨損。
油品物性影響
隨著原油粘度的增加，桿柱承受的最大載荷增加、最小載荷降低，交變載荷變大，桿柱中性點明顯上移，受力複雜程度加劇，桿管偏磨加劇。
工作制度影響（泵深、泵徑、衝程沖次）
隨著油井泵掛深度加深、泵徑增大、沖次變快等變化均導致油井桿管柱的受力狀況發生改變，尤其是頻繁的改變油井的工作制度，桿柱的受力會隨即發生變化，從而導致頻繁的桿斷脫。
（1）泵掛深度影響
隨著泵掛深度的加深，桿柱所承受的最大及交變載荷急劇加大，加大了桿管之間的側向壓力，加劇了桿管偏磨程度。加之油稠、結蠟、腐蝕結垢等多重因素影響，油井生產工況惡劣，加劇了桿管偏磨斷脫。隨著油井泵掛深度的增加，桿柱承受的最大、最小、交變載荷均增大，桿柱受力複雜，桿管偏磨加劇。
（2）泵徑影響
隨著含水的增加，油井面臨提液生產，泵徑及工作制度的加大，油井桿管柱出現失穩、液擊力增加等問題，從而加劇了桿柱的失穩，導致桿管偏磨。泵徑越大，桿管偏磨率越高。
（3）衝程沖次影響
隨著衝程、沖次的增大，桿柱承受的交變載荷增加，桿柱中性點上移，桿柱受力複雜，桿管偏磨加劇。沖次越高，桿柱所受慣性載荷越大，懸點載荷差也隨之增大，桿柱失穩越嚴重；沖次越低，懸點載荷差越小，桿柱運動相對平穩。
（4）出砂影響
油井舉升過程中如果出砂，管道內表面除了受流動介質產生的切應力外，高速條件下還受到砂粒的沖刷，導致管道內表面的表面膜破壞，使管道內表面受損。研究表明，低合金鋼在流動氯化物體系中，其流體腐蝕速度與含砂量成正比，含砂量越高，流體腐蝕速度越大。
由於油井出砂，砂礫連續的沖刷使得塗有防腐和潤滑層的井下管桿失去了防腐和潤滑作用。此外，非連續偏磨下，硬質砂粒極易進入偏磨表面，這樣就會加速偏磨速度，使偏磨處優先被腐蝕。由於偏磨處表面被活化，成為電化學腐蝕的陽極，從而形成了大陰極小陽極的電化學腐蝕，而產出液是強電解質，具有強腐蝕性，對電化學腐蝕起到一個催化作用，更加劇了腐蝕。由於腐蝕，使管、桿偏磨表面更粗糙，從而磨損更嚴重。
危害
油田進入高含水期開發後, 特高含水改變了有桿泵井的工作介質, 柱塞與襯套之間、抽油桿接箍與油管之間, 潤滑由原油變為地層水, 潤滑性能降低, 摩擦係數增大, 同時腐蝕加劇, 加劇了桿管磨損程度。偏磨井作業頻繁, 免修期短( 3～4 個月) , 油管常被磨穿、磨漏, 抽油桿磨斷, 造成大量油管、抽油桿早期報廢, 嚴重影響油井的正常生產。
防偏磨措施
1、國內外防偏磨措施
管桿腐蝕和偏磨的危害性極大，因此尋找有效的解決方法刻不容緩。目前，國內外在防偏磨措施的研究大致有桿管結構材質研究、桿管防磨塗層、管桿旋轉及各種扶正器，另外還有使用無油管、空心抽油桿、防偏抽油泵等新技術、新工藝的。
2、 桿管結構材質及防磨塗層
HDPE(高密度聚乙烯)塑膠內襯油管是通過改變油管結構提高油管防偏磨性能。其結構是在普通油管內嵌入一根 HDPE 管，與金屬管相比， HDPE 管具有質輕、耐腐、耐磨、不生鏽、導熱係數低、摩擦因數低等優點。但是加裝內襯管後，導致內徑減小,需採取適當措施以保證井下工具的正常使用；HDPE的耐溫有限，對下入深度有要求；其價格昂貴，約是普通油管的1.7倍。所以使用有一定的局限性。
3、管桿旋轉
在油井生產過程中，運用各種旋轉裝置旋轉管桿，使管桿磨損從
原來的幾度、十幾度擴大到360°，從而達到管桿均勻磨損的目的，減緩管桿局部磨損程度，延長管桿使用壽命。
4、空心抽油桿技術
空心桿抽油是用空心桿代替油管和實心抽油桿 ,將泵筒直接懸掛在套管上，用空心桿帶動柱塞完成抽油過程。該技術泵效高，可降低成本，減少勞動強度，能直接解決由實心桿和油管組成的管柱所無法避免的管桿偏磨問題。
另外，在保持產液量不變的情況下，合理調整生產參數，由短衝程、高沖次，改成長衝程、低沖次，增加偏磨麵積，減少偏磨次數，以達到延長油管和抽油桿使用壽命的目的。
