抽油井管杆偏磨与井眼轨迹的关系

第32卷第3期 V01．32No．3 钻 采 工 艺 DRILUNG＆PRODUCl'ION1-ECHNOLoGY ·8l· 抽油井管杆偏磨与井眼轨迹的关 李汉周1，杨海滨2，马建杰1，徐贵春1，聂厚文3 (1江苏油田工程院2江苏油田科技处3江苏油田试采二厂) 系 李汉周等．抽油并管杆偏磨与井眼轨迹的关系．钻采工艺，2009，32(3)：81—82，92 摘要：在有杆泵抽油井的生产过程中管杆偏磨是一个普遍存在的问题。影响油井管杆偏磨的因素很多，通 过 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 发现对于定向斜井来说，油井的井眼轨迹是影响油井偏磨的最重要的因素。对大量的资料分析得出了油井 偏磨与井斜角、全角变化率、并身割面、中和点位置的关系，并 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 了油井管杆的偏磨规律。 关键词i抽油井；偏磨；井眼轨迹；中和点 中图分类号：TE933+．2 文献标识码：A DOI：10．39691j．issn．1006—768X．2009．03．027 一、抽油井管杆偏磨现状调查 对江苏油田的410检泵井的情况进行了统计， 并对其检泵原因进行了分析，结果见表1。 表1油井检泵原因统计 项目 油管漏 断脱 凡尔漏 蜡卡 泵卡 其它 井次 105 195 3l 16 38 25 比例(％) 25．647．6 7．6 3．9 9．3 6．1 从表l可以看出，引起油井检泵的主要原因是 管杆断脱和油管漏，分别占总井次的47．6％、 25．6％。为了解抽油杆断脱和油管漏的原因，又对 200口管杆断脱和油管漏的油井的并下情况进行分 析，结果见图1。 从图1可以看出：偏磨、结垢、结蜡、腐蚀、出砂 都容易造成油井抽油杆断脱和油管漏，其中偏磨现 象最为普遍，占到48．7％，说明偏磨是造成管杆断 脱和油管漏最主要的原因。同时还发现偏磨有单独 存在的，也有伴随结垢、腐蚀等其它现象同时存在。 二、抽油井井眼轨迹参数 一口实钻井的井眼轴线是一条三维空间曲线。 描述井眼轨迹的基本参数主要是井深、井斜角、井斜 方位角。基本参数主要反映某一点在空间曲线中所 处的位置⋯。描述轨迹变化程度的参数有井斜变 化率、方位角变化率和全角变化率，这三个参数主要 反映某一段井眼轨迹的变化趋势。根据井眼轨迹剖 面，油井的井眼轨迹还呵以分为直井段、增斜段、降 斜段、稳斜段等形式。 三、井斜角大小对偏磨的影响 对75口偏磨检泵井按不同井斜角范围进行统 计，并计算不同井斜角范围内偏磨检泵井数占该井 斜角范围内检泵井数的比例，并绘出相应的图形，见 图2。图2显示随着井斜角的增加，因偏磨而检泵 井数占该井斜角范围内检泵井数的比例也逐步增 加，说明随着井斜的增大油井发生偏磨的几率逐步 增加。分析原因主要是由于随着井斜角的增大抽油 杆的重力在抽油杆法线上的分力也增大，造成抽油 杆与油管的正压力增大，在同样的摩阻系数下，摩擦 收稿日期：2008—12—16；修回日期：2009一04—15 基金项目：中国石油化工集团公司重点科技项目“二三维井眼抽油杆系统力学分析与检测研究”(No．P04059)和江苏石油勘探局科技项目 。江苏油田复杂井眼轨迹有杆抽油井防偏磨技术研究应用”(JS06025)的研究内容。 {乍者简介：李汉周(1969一)。高级上程师。1993年毕啦于江汉白浊学院采油工程专业，现从事干采油工艺技术的研究工作。地址： (225009)江苏省扬州市文汇西路1号，电话：0514—87760907，E—mail：lihz@joeeo．eom．en 国∞∞∞∞m 0 一％)丑求妞 万方数据 ·82· 钻 采 工 艺 DJuLLlNG＆PRODUCTIONTECHNOLOGY 2009年5月 M“2009 力增大，因而偏磨也相对严重一些。 图2不同井斜角范围内偏磨井与油并所占比例图 四、全角变化率大小对偏磨的影响 通过分析：在75口井中有3913井全角变化率 较大的区域出现偏磨现象，占总井数的52％，说明 全角变化率是影响油井偏磨的一个重要参数。 CM21井就是一个典型的例子，它的井眼轨迹数据 见表2。 通过统计751：3井的偏磨情况，发现75口井偏 磨段的平均全角变化率为2．19。／25113．。． 表2 CM21井的井身轨迹数据 斜深 井斜角 井斜角变化率 全角变化率 斜深 井斜角 井斜角变化率 全角变化率 序号 序号 (m) (。) (。／25m) (。／25ha) (m) (。) (。／25m) (。／25m) l O 0 0 O ． 8 117523．47 11．9 12．08 2 300 0．01 0 O 9 120036．74 13．27 13．28 3 600 0．0l 0 0 10 1225 39．59 2．85 2．96 4 1075 1．58 0．083 0．0825 ll 125038．17 1．42 1．42 5 1loo 2．72 1．14 3．14 12 1275 37．47 4．565 4．57 6 1125 3．47 0．75 4，82 13 130036．46 1．855 1．86 7 1150 11．57 8．1 11．26 14 1325 35．27 2．03 2．03 CM21并的井身轨迹数据显示：该井从l100～ l225m，井斜角从2．720增加到39．59。；从l225一 l325m，井斜角从39．590降到35．27．o；从1100一 l 325m，全角变化率从(1．424～13．28。)／25m，该 井段平均全角变化率为5．7"／25m。历次检泵作业 起出的管杆偏磨段为l120～l290m，正好处在全 角变化率较大的井段。 五、井身轨迹剖面对偏磨的影响 统计了75口井偏磨段的井身轨迹剖面。数据 显示49口井的偏磨段处在增斜和降斜段，占总井数 的65，4％；6口井的偏磨段处在直井段，占总井数的 8％；2013井的偏磨段处在稳斜段。说明定向斜井 的增斜段、降斜段容易引起管杆偏磨。 在油井的直井段和稳斜段井斜变化率较小、井 眼相对光滑、曲率和挠率值较小。由于受到井眼轨 迹的限制，再加上油管、抽油杆本身具有弹性和刚 性，在无“狗腿”的情况下，作用在抽油杆柱上的支 反力就较小，这时管杆的偏磨现象也就比较小⋯。 在增斜段和降斜段，随着井斜变化率的增大，井眼弯 曲段曲率和挠率值变大，因而作用在抽油杆柱上的 支反力就较大，抽油杆柱的偏磨就严重弘1。 六、中和点位置对偏磨的影响 1．中和点以下抽油杆的偏磨 当抽油杆下行时，由于受到各种下行阻力的作 用，使抽油杆上部受拉，底部受压，在抽油杆柱某深 度位置上出现受拉与受压的平衡点，此时该点的轴 向应力为零。中和点以下的抽油杆由于受综合阻力 的作用，抽油杆发生局部屈曲失稳，由于油管和扶正 器对其屈曲半径的限制作用，使得抽油杆的这种屈 曲形状表现为正弦屈曲或不等螺距螺旋弹簧状连续 弯曲"1，产生弯曲应力，造成管杆偏磨。 通过统计油井偏磨位置，绘出泵上不同距离内 发生管杆偏磨井占总偏磨井的比例曲线，见图3。 曲线显示：油井的管杆偏磨主要集中在杆柱的下部， 油井泵上500ITI以内偏磨的井数占总井数的比例为 80％。说明油井管杆偏磨主要发生在泵上500m以 内。这主要是跟中和点以下抽油杆发生失稳弯曲有 关，这也是为什么直井也容易发生偏磨的主要原因。 另一方面。不管是上冲程还是下冲程，中和点以 下的抽油杆的运动依然不可避免受到定向斜井井眼 轨迹变化的影响。油井井身结构的约束引起管杆变 形。造成管杆偏磨。这也是为什么在定向斜井中配 置了足够的加重量、把中和点移到了柱塞上、油井下 部依然偏磨严重的原因。陈2—16井的泵深为 1 503m，抽油杆加重前的中和点位置在1269m，后 采用30m长的040加重杆加重后油井仍然在1200 。l 503m处偏磨，见图4。分析后发现偏磨段的全 角变化率较高，数值在1。45—23．35／25m，平均为 10．7／25ITI。 【下转第92页) 万方数据 ·92· 钻 采 工 艺 DRILLING&PRODUCllONTECHNOLOGY 2009年5月 Mav2009 (2)在化学腐蚀条件一定，即化学腐蚀速率一 定的情况下，受腐蚀的管体所受的应力越大，则管体 的服役寿命降低的也越多。 (3)管体在受局部应力集中作用下，将极大的 增加局部腐蚀的速率，从而使穿孔时间大为减少，使 管柱总体服役寿命大大降低。 (4)随孔深度的增加，应力大小对寿命的影响 程度减小，寿命的衰减程度趋于稳定。 参考文献 [1]KaiSun，BoyunGuoandGhalamborAli．CasingStrength DegradationduetoCorrosion—ApplicationtoCasingPres- sure[J]．SPE88009，2004． [2]KoichiSaito，JiroKuniya．Mechanochemicalmodelto predictstressC01TOSiOncrackgrowthofstainlessinhigh temperaturewater[J]．CorrosionScience，43(2001)： 1751一1766． [3]BonoraPL，AndreiM，EliezeretcA．Corrosionbehav。 iourofstressedmagnesiumalloys[J]．CorrosionScience， 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出版社．2000，8，第1版。 [2]杨海滨，狄勤丰．抽油杆柱与油管偏磨机理及偏磨点位 置预测[J]．石油学报，2005，26(3)， [3]杨海滨，狄勤丰，等．三维弯曲井眼抽油轩柱动力学模 型建立与仿真[J]．大庆石油学院学报，2004，28(10)． 1编辑：刘英) 万方数据 抽油井管杆偏磨与井眼轨迹的关系 作者： 李汉周， 杨海滨， 马建杰， 徐贵春， 聂厚文， LI Hanzhou， YANG Haibin， MA Jianjie， XU Guichun， NIE Houwen 作者单位： 李汉周,马建杰,徐贵春,LI Hanzhou,MA Jianjie,XU Guichun(江苏油田工程院)， 杨海滨 ,YANG Haibin(江苏油田科技处)， 聂厚文,NIE Houwen(江苏油田试采二厂) 刊名： 钻采工艺 英文刊名： DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2009，32(3) 被引用次数： 0次 参考文献(3条) 1.陈庭根.管志川 钻井工程理论与技术 2000 2.杨海滨.狄勤丰 抽油杆柱与油管偏磨机理及偏磨点位置预测[期刊论文]-石油学报 2005(03) 3.杨海滨.狄勤丰 三维弯曲井眼抽油杆柱动力学模型建立与仿真[期刊论文]-大庆石油学院学报 2004(10) 相似文献(10条) 1.期刊论文 周慧芳 润滑防偏磨技术在抽油井上的运用 -科技创新导报2008,""(21) 随着油田的多年开采,油井含水上升及定向斜井的投产,抽油井管、杆偏磨越来越严重,给油田生产造成巨大损失,近年来在抽油井防偏磨技术上应用 了较多的方法,但效果都不理想.经过我多年的精心分析和研究,我认为抽油井管杆偏磨的产生原因众多,要解决这些原因,避免管杆偏磨非常困难,因此我 利用管、杆之间产生润滑膜技术,使管杆间摩擦力尽量减小到最底限度,从而延长管杆的使用寿命,来达到降本增效的目的. 2.期刊论文 孙天奇.贾胜彬.吴军财.张亚军.扈中.魏文科 抽油井的防偏磨技术研究 -河南石油2004,18(z1) 目前,困扰油田上产的一个重要因素是油井的维护性作业居高不下,其中因管杆偏磨造成的管破、杆断而上作业的尤为突出.对抽油井偏磨原因进行了 分析,从井筒、油管、杆柱及采用新技术等方面提出了治理偏磨的措施,并对今后治理偏磨的工艺技术改进提出了建议. 3.期刊论文 王刚.邢玉海.黄传家.王立勇 渤南油田抽油井偏磨腐蚀机理分析及防治对策 -断块油气田2003,10(4) 根据渤南油田抽油机井的井况和工况,在分析导致杆、管断脱、漏失的多种因素的同时,重点对偏磨腐蚀的机理进行了研究,并提出了加缓蚀剂防腐、 采用抽油杆扶正器防偏磨、采用连续抽油杆技术、对结蜡严重的油井进行综合治理等相应的具体对策,从而防止抽油机井杆、管因偏磨腐蚀造成断、脱 ,达到延长抽油机井检泵周期的目的. 4.学位论文 董志清 文南油田防偏磨技术研究及合理应用 2007 文南油田位于东濮凹陷区中央隆起带文留构造南部次级地堑内，是一个异常高温、高压、低渗、高饱和的复杂断块油气藏。文南油田抽油井特征表 现为“二深二高二低”即：油藏埋藏深(2210-3800m)，平均泵挂深(2000m)，产出液矿化度高(6×104-34×104mg/L)，气油比高(90m3/t)，动液面低 (1700m)，泵效低(30％)。同时随着油田多年的开发，油井井况变差，综合含水越来越高，油井生产参数不合理等因素使得油井偏磨现象越来越普遍。由 于偏磨的存在，每年因偏磨增加管杆投入费用401万元，作业费用236万元，直接经济损失637万元。因此有效解决管杆偏磨问题是文南油田生产中的重要 课题。本文调查了文南油田抽油井的偏磨现状，分析了偏磨的主要因素及偏磨特征，研究了防偏磨基础理论，并在理论研究的基础上，推导出了文南油 田抽油井杆柱的中性点、加重杆、尾管长度、及油管蠕动量计算公式，计算结果与现场实践相一致；在上述研究的基础上，制定了文南油田抽油井防偏 磨配套原则以及防偏磨技术措施与管理措施；现场试验后，取得了显著的经济与社会效益，并对文南油田抽油井偏磨治理具有具在指导意义，指出了防 偏磨技术下步需研究解决的问题。 5.期刊论文 鲁建军.辛红伟.栾芬 抽油井偏磨原因及对策 -内江科技2009,30(1) 文中油田经过二十多年的开发,由于定向斜井和侧钻井的增加,含水上升等因素的影响.偏磨井日益增多,偏磨状况严重.针对这一问题,采用下抽油杆 扶正器、旋转悬绳器、旋转井口、双向保护接箍等防偏工艺,取得了较好效果. 6.期刊论文 杨建华.耿文宾.李美丽.黄俊伟.党化民.田国理 濮城油田井下管杆偏磨腐蚀因素分析及防治对策 -石 油仪器2003,17(6) 文章分析了濮城油田抽油井井下油管与抽油杆偏磨的原因,指出井斜、抽油杆弯曲造成偏磨,综合含水上升使偏磨腐蚀更加明显,而介质的强腐蚀性加 剧了偏磨腐蚀;针对性地实施了旋转悬绳器、旋转井口、油管旋转扶正器、抽油杆扶正器等防偏磨配套技术,并在现场得到大量应用,取得了明显的治理效 果,有效地延长了抽油井的检泵周期,达到了控本增效的目的. 7.会议论文 李文军 大斜度抽油井采油配套工艺技术 2005 辽河油田浅海石油开发公司针对大斜度油井的防偏磨问题,低压、低渗、低产油井的深抽问题和抽油井的清防蜡问题等,配套应用了防偏磨工艺技术 、油井深抽技术、抽油井的清防蜡技术,较好地解决了长期制约大斜度井生产的"防磨、深抽、清防蜡"三大瓶颈问题.取得了较好的防磨效果和增产效果 ,社会、经济效益十分显著. 8.期刊论文 王新龙.潘立新 抽油井井下偏磨原因分析及防治 -科技创新导报2010,""(3) 抽油井的抽油杆、油管偏磨现象在油田开发生产中存在较普遍,且抽油杆偏磨问题比较突出,由于偏磨现象导致油井检泵周期缩短,作业成本增加,本 文在对现场倒井资料分析的基础上,分析了影响抽油井管杆偏磨的诸多因素,列出了防治偏磨的一些工艺,为今后抽油井的管杆偏磨治理提供了参考. 9.期刊论文 刘桂林.兰铁英 抽油井偏磨治理的试验研究 -大庆石油地质与开发2004,23(6) 从聚驱油井偏磨的实际出发,分析了聚驱采出井抽油杆的受力及偏磨的因素,给出了聚驱采出井抽油杆的受力公式及抽油杆弯曲的螺距.通过对抽油杆 受力公式的自变量分析,认为冲程、冲次、下泵深度、弹性波及抽油杆下行最大速度是影响受力的主要因素,也是造成偏磨的主要因素.从而确定在日常管 理中,在采出井生产了一段时间后,为了改变抽油杆已有的偏磨位置,通过调参的方式改变抽油杆的受力大小,进而改变抽油杆弯曲距的位置,使杆管偏磨点 发生位移.对于沉没度较低的井,要减小抽汲参数,尽量降低弹性波的振幅,减小形成弹性波的能量,达到治理偏磨的目的.通过采出井调参后延长检泵周期 的统计,给出了调参原则,即定在该井上次检泵周期的1/3～1/2时间进行调参,并与其他的防偏磨措施结合,延长聚驱采出井的检泵周期. 10.期刊论文 孟国华.高立军.官志波.顾红英.王洪林 胜坨油田抽油井油管和抽油杆偏磨治理对策 -油气地质与采 收率2003,10(z1) 通过对胜坨油田85口抽油井油管和抽油杆偏磨状况调查,发现造成油管和抽油杆偏磨的主要因素有井身结构、封隔器座封、交变载荷、产出液腐蚀等 .因此制定了防止和减轻偏磨的技术对策,即改进抽油杆扶正器的结构和材质;采用座封吨位控制器和低负荷封隔器;配置加重杆和油管、抽油杆旋转装置 ;采用长冲程、慢冲次的抽油机生产参数及加强现场监控等,取得了较好的效果. 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zcgy200903027.aspx 下载时间：2010年7月6日