降低抽油机井检泵率的有效措施研究

降低抽油机井检泵率的有效措施研究

袁雄标

中石化华北油气分公司采油一厂 陕西 咸阳 712000

摘要：针对近些年采油厂部分区块油井存在检泵率上升导致油田开发成本上升，效益下降的问题。为找到造成检泵率上升的原因，对采油厂几年来的检泵情况进行了统计分析，分析发现造成检泵的诸多原因中杆、管损坏原因比例最大。为此通过运用理论载荷分析和实际数据对比对影响杆管使用寿命的因素进行了分析，找到了原因所在，提出了相应的治理和预防措施。

关键词：抽油机井；检泵作业；原因分析；有效措施

0前言

近年来，随着油田开发时间的延长，抽油机井检泵率有所上升，这使油田作业工作量增加，作业成本上升，效益下降。为什么近年来检泵率上升的这么快呢? 导致检泵率上升的因素有哪些呢?很有必要展开分析，并采取针对性的预防及处理措施来有效应对。

1检泵率提升原因分类及分析

为了找出检泵率上升的原因，对近些年以来的检泵井进行了归类，检泵井的原因很多， 归结起来主要有4个方面的问题：(1)泵的问题；(2)杆的问题；(3)管的问题；(4)其他，比例保持稳定。可以看出泵的问题和其他问题没有上升的趋势，而杆的问题和管的问题在检泵中所占的比例明显上升，可以说，检泵率上升的主要原因是杆和管的问题。那么杆管损坏增多的原因是什么呢?

1.1油管断、漏脱分析

油管断裂、漏失在以前很少出现，而一段时期内有增加的趋势。这时间正是液压钳大面积推广使用的阶段，液压钳是如何对油管丝扣造成伤害的呢?当接箍和油管中心在同一直线上时，扣形相互啮合的较好，当接箍和油管中心线不在同一直线时，扣形啮合的不好。这样丝扣之间相互遭到伤害。这种情况下，如果是手工紧扣，丝扣之间的伤害要少些，但如果液压钳上扣，它的上扣转数和扭矩远远大于人工的，丝扣之间会遭到严重伤害，它的伤害程度与油管和丝扣之间的同心度以及液压钳的扭矩有关。在正常情况下接箍与油管丝扣之间连接产生防漏压力为：

P_il=EF_TnL_tp(r_b²-r_c)／4r_c²×r_b

式中E——弹性模量；F_T——丝扣锥度；Ltp一扣距；r_b——母扣头外径；r_c——接箍半径。

对一定的材质的管径，E、F_T、L_tp、r_b、r_c是一定的，防漏压力取决于上扣数，也就是上扣越多，防漏压力越大，油管漏失性越小，但另一方面如果上扣越多，公母扣之间产生的界面压力越大：

P_il=EF_TnLtp(r_b²一r_c²)X(r_c²一r_i²)／4r_c²×(r_b²一r_i²)

式中r_i——油管半径。

界面压力过大，丝扣之间容易产生伤害，对手工紧扣来讲，上扣数低于液压钳的上扣数。液压钳要求：2¹/₂in油管上扣扭矩不大于1450N·m，3in油管不大于2010N·m，但从现场抽查测试，液压钳上扣扭矩达到2600N·m，这个值完全可以造扣，可以说液压钳的控制完全没有达到要求。由于液压钳的(大扭矩)上扣数比手工紧扣多，则产生的界面压力越大，接箍对丝扣产生的径向力越大，界面力最大的是公扣根部的几扣，因断裂一般都是在根部的几扣断裂。从现场检查来看，油管一般都在根部2～3扣断裂的，分析是符合的。由于液压钳的大扭矩上扣，使公扣根部受到了较大的径向力，在根部端产生应力集中，使油管屈服强度、抗拉强度降低，安全系数减少，断裂的可能性增加，主要表现在以下几个方面。

(1)沉没度以及含水对油管载荷的影响

在套管中的油管是浸在液体中的，油管管柱在液体中(视为均匀密度)的浮力为:

F_上=pgV=PgHπ(D²-d²)／4 ； F下=pgV=pgHπD²／4

从上述公式中可以看出：沉没度越低，油管所受的浮力越少，管柱所承受的载荷相应增加。事实上，从沉没度低于300m后开始，油管脱断漏比例大幅度上升。

(2)泵径对油管载荷的影响

随着泵径的升级，断管井数也相应增加(主要是φ62mm油管)，当活塞下行时，液柱载荷和抽油杆载荷作用到泵上，泵上所受的压力为F=(G_杆／g+G_液／g)×a，当油井出现供液不足时，泵充不满，产生的液击现象，使油管受到冲击载荷的作用，泵径越大，冲击载荷越大，这就是φ70mm整筒泵(用φ62mm油管)容易断的主要原因。

(3)油管断脱井数与时间的关系

通过对油管断脱井的统计分析我们初步得到以下结论。油管断脱、漏失井数与作业次数存在一定的关系，作业次数越多，出现的问题越多。从脱井数与作业次数关系曲线上可以看出作业7次以上(油管平均在井下时间9年)油管出现的问题急剧上升。

1.2杆断脱原因分析

（1）按使用年限分析

抽油杆在井下工作时间长，疲劳断裂是造成杆断主要原因之一。统计近几年来的断杆情 况，发现断杆率是逐年上升的。

从曲线上可以看出，抽油杆在井下工作时间超过9年以上，断杆井数明显上升。综合统计分析认为抽油杆在井下使用9年是抽油杆断脱几率增多的临界点。建议抽油杆在井下使用年限不应超过9年。

（2）偏磨对抽油杆的影响

抽油杆断脱除了疲劳断脱以外，其次偏磨断脱，主要表现在接箍磨薄断裂。偏磨主要是含水上升的影响：在低含水期，油井中的油、水混合液是油包水乳化液，因此衬套与柱塞间属油润湿，当抽油时，油起润滑作用，衬套与柱塞问的半干摩擦力比较小，随着含水上升，衬套与柱塞间是被水润湿，衬套与柱塞间的半干摩擦力增大。另外随着含水上升，混合液的重度逐渐增加，纵向弯曲载荷P也逐渐增加。活塞下降速度低于杆柱下降速度，杆接箍与油管壁摩擦，含水越高，摩擦力越大，接箍磨损越严重。

2预防措施

从以上分析中可以得出杆管损坏增多是检泵率上升的主要原因，解决杆管的问题是降低检泵率的首要任务。

2.1解决油管脱、断、漏的方法

（1）制定了油管更新、更换原则。

（2）减少声62mm油管与声70mm整筒泵使用数量

（3）保持合理的沉没度。

（4）加强对油管丝扣的保护。

（5）扩大油管锚的使用规模。

（6）扩大N80油管和新型油管挂的使用数量。

2.2解决抽油杆断脱的方法

（1）制定了抽油杆更新、更换原则。

（2）扩大接箍扶正器的使用规模。

（3）合理使用抽汲参数。

3结论

检泵率上升的原因主要是杆管问题的上升；油管断脱漏受到液压钳、沉没度、泵径、作业次数和在井下工作时间的影响，油管在井下工作9年以上并且作业7次以上的油管尽量更 薪；抽油杆在井下工作9年以上应尽量更新；沉没度尽量控制在300m以上为好，沉没度过 低既提高不了产量，也浪费了能耗，增加油井损坏的几率。

参考文献：

[1] H．B布雷德利.石油工程手册[M]．北京：石油工业出版社，2012 .

[2] 王俊魁，陈建军，等.油气藏工程方法研究与应用[M].北京：石油工业出版社，2008.