对油井偏磨的几点分析

对油井偏磨的几点分析

张书慧 曹蔺茹 商勇

中石化胜利油田临盘采油厂 山东德州 251507

摘要：对于投入开发时间早的油井，在生产使用过程中，油、套管容易变形老化，随着斜井、侧钻井的逐年增加，后期容易演变成偏磨井。偏磨日趋严重会造成作业频繁，免修期短，这不仅会造成成本超支，还会影响油井的寿命。本文主要分析油井偏磨原因，有针对性地提出综合治理偏磨井的措施，期以为培养健康长寿油井提供参考。

关键词：油井；长寿井；偏磨因素；治理；井斜；油井工况

一、偏磨现状概述

偏磨严重造成油井停产，而且油井维护工作量逐年增加，大量管杆材料报废，增加了生产成本。从偏磨深度范围来看，直井偏磨以杆柱中下部偏磨为主。偏磨以油管漏失，丝扣磨损，抽油杆接箍偏磨断脱为主。

二、偏磨机理分析

1、井斜使偏磨成为必然。造成井斜的因素很多，主要有自然井斜、人工井斜和地层蠕变等。自然井斜：在钻井过程中一般认为井斜角小于30为合格，为了控制井斜增大需多次纠偏，形成多个拐点。由于并斜角的存在和方位角的复杂变化，从形态上看，井身轨迹在空间上是一条螺旋状曲线，杆管的多点接触，多点偏磨不可避免。人工井斜：随着钻井技术的发展和油田开发的需要，人工定向斜井越来越多，一般来讲，造斜点越浅，井斜角越大，则此处的倾向力越大，偏磨越严重。人工定向斜井的增加，一方面提高了油田的开发效益，另一方面也对采油工艺提出了更高的要求。地层蠕变：由于地层应力方向及平面及纵向的非均质性，加之多年的强采强注,井况进一步恶化，形成“拐点”，是引起偏磨的重要原因。

2、井液特性加剧偏磨。一是含水上升的影响。随着老油田开发的不断延续，产出液的综合含水逐步上升，由油包水型向水包油型转换，于是杆管表面的摩擦润滑剂由原油变成了产出水，失去了原油的润滑保护作用，导致抽油杆与油管内壁磨损速度加快。二是腐蚀的影响。产出液中含二氧化碳、硫化氢和铁质，以及腐蚀性离子和细菌产物，导致管杆腐蚀，有如下的化学反应式：

CO₂+H₂O=H⁺+HCO3^-

Fe+H₂S=FeS+H₂

CO₂含量越高，产出水中的H⁺越多，PH值越低，产出液呈弱酸性，腐蚀性增强；产出液中的H₂S和H⁺，对管杆产生氢脆腐蚀。由于PH值越低，H⁺含量越高，与产出液中的Cl^-产生化学反应：

H⁺+Cl=HCl

这样就形成了具有强腐蚀性的体系。当抽油杆表面因疲劳产生微裂纹时，采出液在微裂纹中形成化学腐蚀，在交变应力的作用下，裂纹不断扩展，裂纹前沿始终保持新金属与周围液体接触而不断腐蚀，并形成氢脆，最后导致抽油杆断裂和油管磨漏。偏磨与腐蚀并不是简单的叠加，而是相互作用，互相促进，二者结合具有更大的破坏性。三是油井结蜡和油稠的影响，油井结蜡使结蜡点以上抽油杆，下行程受到的阻力急剧增加，产生弯曲偏磨：油稠使抽油杆上行和下行阻力均增大，对其运动过程产生不利的影响，加剧偏磨。四是油井出砂加剧管杆偏磨。

3、抽油机井工况特性决定偏磨不可避免。根据抽油机井工作特性和受力分析，形成了以下三种理论。一是屈曲理论。在抽油生产过程中，抽油杆柱受轴向压力的作用产生失稳弯曲，弯曲的形状与轴向压力大小有关。下冲程时杆柱受到的轴向压力主要来源于泵筒与柱塞间的摩擦力、凡尔的过液阻力以及杆液间的摩擦力。计算表明，在泵上端的杆柱受到的轴向力最大，向上到中和点轴向压力逐渐变小。二是振动理论。抽油杆柱的变速运动及承受的交变载荷，使抽油杆柱产生振动，加剧偏磨的程度和范围，特别是在中和点附近，振动将增加轴向压力，导致中和点上移，扩大了偏磨范围。同时将增加抽油杆弯曲冲击的动量和冲量，加大了偏磨的程度。三是侧向力理论，抽油机井在生产过程中，杆柱所受到的侧向力主要来源于粘弹性液体产生的法向作用力。轴向压力及振动产生的侧向作用力，在以上诸因素相互叠加，共同作用下，使偏磨问题更加复杂化。

三、综合治理对策

对偏磨井采取综合治理措施，形成以“扶正、加重、锚定”为主导的偏磨井综合治理技术。

四、结语

油井的使用时间一旦变长，油、套管就容易变形老化，自然井斜、人工井斜和地层蠕变会导致井斜的产生，再加上含水量、CO2含量、结蜡油稠等井液特性，以及工况特性等因素都使得油井偏磨成为必然。偏磨危害很大，且形式多样，所以在实际作业中，需要借助以“扶正、加重、锚定”为主导的偏磨井综合治理技术对偏磨井采取综合治理措施。

参考文献

[1]汪郁，加强偏磨油井治理 延长油井检泵周期[J] 中国科技博览 2010（1）：156-156

[2]孔磊，加强偏磨分析治理培养健康长寿油井[J] 中国化工贸易 2015 7（33）：89