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吴起作业区抽油杆断脱机理与防脱技术

作者:未知

  摘 要:抽油杆断裂引起的井下作业在油井维修中占很大比例,作业成本逐年上升,严重影响了企业的经济效益。加大技术投入,加强工艺管理,减少抽油杆断裂,已成为提高井下作业质量的必由之路。新寨作业区虽然刚进入了开发鼎盛时期,但由于抽油杆断裂引起的抽油机检查占全年总工作量的比重较大,制约了油田的生产,增加了原油的生产成本。为此,我们开展了抽油杆断脱机理分析、防偏磨技术、防断、防脱技术,并通过加强抽油井生产管理,提高作业质量,强化抽油杆的分级管理,取得了明显的效果。
  关键词:油杆断脱;偏磨;优化组合
  1 地质概况
  新寨作业区目前管理2个油田、5个区块,4个主要含油层系,其中Y9、Y10、长4+5、长6层系主力层,其中长4+5和长6层系为新寨作业区的主力油藏。姬源油田主力油藏为三叠系的长6油藏,油层深度在1900-2100米,该油层原油油气比大,深井泵受气体影响大,蜡质含量高,井筒结蜡严重,部分油井投产后含水很高,导致管杆有轻微结垢。
  2 井下作业概况
  截止2010年7月维护性作业中,油杆故障占作业比例的14.5%;其中抽油杆断脱是造成我区油井上修的主要原因之一。
  2.1 杆故障原因分类
  2010年对频繁断脱的油井进行全井更换、杆柱优化组合、使用防磨短节,油杆断脱较去年同期相比,比例大幅减少,效果显著。
  2.2 抽油杆断脱机理分析
  2.2.1 杆组合设计不当
  由于抽油杆柱设计不当,因此,杆柱的实际应力超过其极限应力,导致杆柱局部超载断裂,或设计中较重杆件过少。导致较低的小规格的抽油杆承受压应力在接下来的行程,变形后产生断续弯曲应力。
  2.2.2 工作参数匹配的影响
  通过对今年1-7月抽油杆脱离井工作参数统计分析,研究发现,泵的直径越大,冲程越快,抽油杆断裂的频率越高。主要原因有:泵的直径增大,泵杆载荷增大;随着冲击次数的增加,惯性载荷和沖击载荷均增大。杆柱的频率随交变载荷的增大而增大。
  2.2.3 腐蚀因素是导致抽油杆失效的主要因素之一。
  产生的腐蚀液在抽油杆杆的身体会加速损坏,因为它会形成脆性层和表面腐蚀斑点的棒的身体,这将导致应力集中和疲劳纹,并最终导致抽油杆的腐蚀疲劳断裂。
  2.3 疲劳断脱
  现代抽油杆强度计算采用无限寿命疲劳设计,但抽油杆的许用应力控制在疲劳极限以下。事实上,由于现场条件复杂,影响杆件性能的因素很多。抽油杆循环工作一定的次数后,很容易达到疲劳期,因此,应考虑定期更换抽油杆。
  2.4 部分更换
  为了节约成本,油田通常只更换有缺陷的抽油杆,即部分更换抽油杆。其结果是一个恶性循环,在这个循环中,部件不断被替换,而没有被替换的部件则被破坏。同时,由于责任的缺失,部分更换也会导致杆件装配不当,从而加速杆件的断裂。
  3 抽油杆脱扣原因分析
  3.1 初始预紧力的影响
  一旦螺纹连接预紧力不足,其对动载的阻力将大大降低,因此初始预紧力不足,是影响杆脱的重要因素。随着上下冲程载荷的变化,抽油杆的螺纹接头和联轴器也会发生伸长和压缩变形的变化,内外螺纹的接触面会有相对运动的趋势。从而逐步松扣。
  3.2 振动的影响
  抽油杆在上下冲程中受到一定的振动。在整个柱的两端,振动力较大。
  4 抽油杆断脱预防措施
  4.1 油井管理上,采取了下列措施
  ①及时诊断泵浦,根据诊断调整冲程、冲头。经常去部分抽油杆,采用长冲程慢冲次方法,减少交变负载的频率,减少疲劳断脱。2010年1-7月累计进行工作制度优化112井次,通过对工作制度的优化,既发挥了油井潜能,又最大限度的减少了磨损,提高了系统效率;②对砂蜡影响严重的油井,采油组应加强油井热洗加药工作,合理安排热洗加药周期。提高采收率,防止因停井时间长而引起的开井负荷增加而导致断杆。调整热清洗清蜡周期,采用化学防砂,确保井筒不堵塞、不卡钻,降低杆柱负荷。增加维护措施,如热清洗和清蜡,使卡堵现象大幅减少。
  4.2 加强作业质量监督
  为确保施工质量,今年以来,作业区域加强了现场跟踪监督的全过程,以减少从下杆柱发生碰撞、刮擦、擦拭等对人体的伤害,并及时更换管杆,避免有严重缺陷的管杆入井。
  4.3 防脱技术的应用
  高强度防脱扣器广泛应用于抽油井频繁脱扣作业中。通常将抽油杆串与井内抽油杆串串联,抽油杆串的柔性旋转可以减轻抽油杆串螺杆弯曲变形引起的释放扭矩,从而达到防止抽油杆断开的目的。
  5 结论与认识
  杆柱疲劳、偏磨和腐蚀是导致抽油杆失效的主要原因,抽油杆断裂是多种因素综合作用的结果,主要与抽油杆的制造质量、抽油杆柱的设计、作业质量、超期服役、井况有关;预防抽油杆断裂是一项长期而复杂的系统工作,需要在抽油杆管理、作业施工、抽油杆柱设计、配套技术、井管理等方面密切配合、共同实施。
论文来源:《中国化工贸易·中旬刊》 2019年3期
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