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1.偏磨機(jī)理分析??
(1)桿偏磨受含水和沉沒(méi)度的影響
研究表明,含水對(duì)桿管偏磨有明顯影響,隨著含水的上升,桿管偏磨呈明顯上升趨勢(shì),80%以上偏磨井的含水高于85%;80%以上的偏磨井發(fā)生于沉沒(méi)度低于300m的油井,50%以上的偏磨井發(fā)生于沉沒(méi)度低于100m的油井。????
(2)桿偏磨受井身結(jié)構(gòu)的影響
由于鉆井過(guò)程中,其質(zhì)量不合格而造成的井筒不直,出現(xiàn)“直井不直”的現(xiàn)象,使油管和油桿之間產(chǎn)生偏磨。在斜井中,在造斜點(diǎn)以下管桿軸線與重力的方面有一個(gè)斜角,管桿就會(huì)在井筒軸線上垂直的方面有一個(gè)分力。這個(gè)分力會(huì)使油桿產(chǎn)生彎曲變形,使管桿產(chǎn)生偏磨。
(3)桿偏磨受油管的彎曲變形的影響?? ??
油管在上沖程時(shí),由于泵的“活塞效應(yīng)”使油管底部受到一個(gè)向上的虛擬力作用,而使油管產(chǎn)彎曲變形。此時(shí)抽油桿因受到較大的張力,而保持直線狀態(tài)(即管彎桿直),這時(shí)彎曲的油管就會(huì)與拉直的油桿產(chǎn)生偏磨。????
(4)受油桿的彎曲變形的影響?? ??
抽油桿在下行程時(shí),抽油泵的游動(dòng)凡爾對(duì)流體阻力、柱塞的摩擦阻力、抽油桿在運(yùn)動(dòng)中與井液產(chǎn)生的摩擦力以及“氣擊”和“液擊”現(xiàn)象的影響,會(huì)給抽油桿下行造成很大的阻力,致使抽油桿下部發(fā)生彎曲變形。此時(shí)油管處于拉直狀態(tài)(即管直桿彎),使管桿相互磨損。????
(5)油井供液能力的影響?? ??
當(dāng)抽油井的供液能力差、沉沒(méi)低時(shí),會(huì)造成泵的充滿程度差。這時(shí)柱塞在下沖程時(shí),會(huì)與液面之間產(chǎn)生液擊載荷,從而增大油桿的彎曲變形,加大油桿的偏磨。????
(6)桿柱組合的影響?? ??
油桿的偏磨主要是下沖程時(shí),下部油桿由于下行阻力造成油桿彎曲。這主要是下行阻力大于油桿的臨界壓力,使油桿由于失穩(wěn)而產(chǎn)生彎曲變形。桿柱組合級(jí)數(shù)越小,應(yīng)力集中的機(jī)會(huì)越少,桿柱級(jí)別不同,受壓段長(zhǎng)度不同(即中性點(diǎn)長(zhǎng)度不同)。三級(jí)組合時(shí)受壓段最長(zhǎng),桿柱壓力最大;一級(jí)組合時(shí)受壓段最短,桿柱壓力最小。????
(7)油桿偏磨受抽汲參數(shù)的影響?? ??
抽油機(jī)的工作制度對(duì)抽油桿的偏磨有著重要的影響,沖次越快,桿振動(dòng)越大,管桿的磨損速度越快;抽油泵的泵徑越大,抽油桿的下行程式阻力越大,油桿的彎曲變形越大。????
(8)油桿偏磨受腐蝕與磨損的聯(lián)合作用的影響?? ??
有研究表明,當(dāng)油井產(chǎn)出液中含有腐蝕性介質(zhì)時(shí),腐蝕和偏磨相互作用。當(dāng)管桿磨損以后,加快了腐蝕的速度;而桿管被腐蝕后,其強(qiáng)度降低,磨損的速度也會(huì)加快。腐蝕和偏磨共同作用對(duì)管桿的損傷分別是腐蝕和偏磨單獨(dú)作用的6倍和3倍。????
2.油桿偏磨主要原因分析?? ??
(1)井眼軌跡復(fù)雜導(dǎo)致桿管偏磨客觀存在????
井身剖面設(shè)計(jì)為“直-增-穩(wěn)”,實(shí)際是“直-增-穩(wěn)-降”,井眼軌跡不合理,導(dǎo)致偏磨不可避免。?? ??
(2)?方位角變化頻繁,也是導(dǎo)致偏磨的重要因素????
(3)含水上升加劇油桿偏磨?? ??
隨著含水的上升,降低了原油對(duì)管桿接觸表面的潤(rùn)滑性,同時(shí)油桿中性點(diǎn)位置不斷上移,偏磨段不斷加長(zhǎng)。?? ??
(4)腐蝕結(jié)垢使油桿偏磨雪上加霜?? ??
腐蝕結(jié)垢降低了管桿表面光滑度,增加了摩擦系數(shù),導(dǎo)致偏磨加劇。目前腐蝕、結(jié)垢井達(dá)568口,占油井開(kāi)井?dāng)?shù)(722口)78.7%,隨著腐蝕結(jié)垢井?dāng)?shù)增加,偏磨井?dāng)?shù)在逐年增加,對(duì)油桿防磨提出更高的要求。
3.扶正技術(shù)的理論研究依據(jù)????
(1)聲波測(cè)試定量分析油桿偏磨?? ??
回聲儀反映停抽聲波曲線的平滑特征,與開(kāi)抽時(shí)呈區(qū)域性劇烈變化的差異,其內(nèi)在原因是開(kāi)抽時(shí)桿管彎曲嚴(yán)重,造成桿管局部徑向面積增大并呈不規(guī)則排列,使聲波劇烈反射,揭示出管桿蠕動(dòng)與偏磨區(qū)域。對(duì)聲波曲線的科學(xué)分析,為防止桿管偏磨,制定有效的技術(shù)措施提供了依據(jù)。定量計(jì)算桿管偏磨段,例如油井方10-12?井聲波測(cè)試曲線上表明在360米―850米有劇烈波動(dòng),與該區(qū)域7次桿斷,8次管漏吻合。????
(2)抽油桿扶正器的負(fù)載分析?? ??
在傳遞動(dòng)力過(guò)程中,產(chǎn)品的負(fù)載因抽油桿柱的位置而不同,上部的扶正器負(fù)載大,下部的負(fù)載小。負(fù)載通常有下列幾種:自身重量;?油管內(nèi)柱塞以上液柱重量;?井口回壓產(chǎn)生的壓力;柱塞與泵筒、產(chǎn)品及其接箍與油管、油管與液柱、產(chǎn)品與液注之間的摩擦力以及液體內(nèi)部粘滯力;管柱內(nèi)液體對(duì)產(chǎn)品的浮力;?產(chǎn)品與液柱的慣性力;產(chǎn)品的彈性變形引起的振動(dòng)力;液體與活塞運(yùn)動(dòng)不一致或泵未充滿等因素引起的沖擊載荷。上沖程過(guò)程中產(chǎn)品所受力產(chǎn)品在上沖程時(shí)主要承載負(fù)荷為產(chǎn)品本身自重,活塞以上液柱重量,摩擦力,井口回壓產(chǎn)生的壓力,產(chǎn)品與液柱慣性力。當(dāng)產(chǎn)品向上運(yùn)動(dòng)時(shí),重力、摩擦力、慣性力、回壓產(chǎn)生的壓力都對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生向下的拉伸力,只有浮力對(duì)產(chǎn)品柱產(chǎn)生不大的力,中和點(diǎn)靠下,產(chǎn)品不容易失穩(wěn),因此產(chǎn)品上沖程過(guò)程中產(chǎn)品基本處于拉伸狀態(tài),正常垂直井不會(huì)有因產(chǎn)品彎曲產(chǎn)生的偏磨。當(dāng)井身達(dá)到一定井斜時(shí),這時(shí)處于井斜段的產(chǎn)品在上行過(guò)程中才會(huì)產(chǎn)生摩擦。下沖程過(guò)程中產(chǎn)品所受力:在下沖程時(shí)主要承載負(fù)荷為自身重力,摩擦力,產(chǎn)品與液柱慣性力,振動(dòng)力,沖擊力。這些力中慣性力、摩擦力、沖擊力等都作用力都向上,并且在下部受有最大軸向壓力,這個(gè)軸向壓力使其失穩(wěn)彎曲并導(dǎo)致緊貼在油管內(nèi)壁上,同時(shí)振動(dòng)力產(chǎn)生的徑向力也加劇彎曲,在生產(chǎn)過(guò)程中管桿發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而使得管桿發(fā)生偏磨。????
(3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果?? ??
通過(guò)對(duì)油桿偏磨機(jī)理的進(jìn)行分析,對(duì)抽油桿上、下沖程過(guò)程中抽油桿穩(wěn)定器所受力的分析,利用聲波測(cè)試定量分析油桿偏磨段,針對(duì)不同偏磨情況,跟據(jù)不同井斜分類,合理配置扶正器密度,減小、延緩抽油桿柱的摩擦,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果較好,有效的延長(zhǎng)了油井免修期。????
短桿式:短桿式應(yīng)用在油桿接箍處,起到扶正接箍,防止接箍直接作用在油管內(nèi)壁,減少偏磨的作用。優(yōu)點(diǎn):易于安裝,能夠有效的保護(hù)油桿接箍,減少偏磨。缺點(diǎn):過(guò)多的絲扣連接增多了桿脫的風(fēng)險(xiǎn);安裝方面增加了工作量;材質(zhì)與油桿不同,在上下運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生載荷交變點(diǎn),易發(fā)生金屬疲勞而斷脫。
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