所屬欄目:工業設計論文 發布日期:2014-06-04 15:26 熱度:
在抽油井生產過程中,經常會發生抽油桿與油管的相互接觸磨損,造成桿斷、桿脫、管漏等事故,縮短油井免修期,影響油井正常生產,增大作業及材料成本投入。
摘要:隨著油田進入高含水開發階段,使抽油井管桿偏磨現象愈加嚴重,縮短了管桿使用壽命。本文系統分析了油井管桿偏磨腐蝕原因,對目前各種管桿偏磨腐蝕工藝進行論述比較,對今后管桿偏磨防治工作有一定的指導作用。
關鍵詞:工業設計論文,抽油機,管桿偏磨,措施探討
1抽油井管桿偏磨危害
據統計,孤島油田90%以上的油井采用有桿機械采油工藝,因特高含水期,參數大,生產任務緊張等原因,55%的井存在不同程度的管桿偏磨腐蝕現象,隨著斜井、側鉆井的增多,偏磨腐蝕現象越來越嚴重。管桿偏磨造成了頻繁躺井和作業、油井免修期的降低和作業材料成本的大量投入,嚴重影響了采油廠的原油生產和經濟效益。開展油井管桿防偏磨技術、方法的探討與應用工作,具有現實而深遠的意義。
2抽油井管桿偏磨成因分析
在抽油井生產過程中,抽油桿在油管中的運動及油管自身的運動情況非常復雜,這種運動會引起抽油桿與油管內壁的劇烈摩擦,致使抽油桿本體及接箍磨穿,油管磨損裂縫,造成管桿報廢。
隨著近年來油管泄油錨的應用,在高含水期,基本上是由于大泵和高參數的影響,致使了躺井的頻繁,檢泵周期的縮短,即使把泵上油管錨定,但在游動凡爾關閉,固定凡爾打開時,油管向上運動發生螺旋彎曲,抽油桿下行時螺旋彎曲上行摩擦,也會引起抽油桿接箍與油管內壁的摩擦。在油管錨定且處于拉伸狀態下,柱塞下行中抽油桿螺旋彎曲也會造成管桿偏磨,而且這種彎曲、偏磨通常發生在泵以上幾百米的管柱范圍內。
該類井平均泵徑80.8mm,平均泵深737.2m,平均液量102.8t/d,平均動液面659.5m,平均沖次7.6次(高于平均沖次6.8次),平均沉沒度100.3m,平均檢泵周期226d,平均礦化度9905mg/l。
從GDNB76X77看,兩次躺井相隔時間短,調參之后沉沒度下降了284m,另外該井的礦化度很高,因此在這類井的共性就是大泵-高參數-液量高-井下工具疲勞躺井。近年來,斜井、側鉆井、水平井數量大增。在此類井中,管、桿的對中更為困難,管桿偏磨更為嚴重。
3抽油井管桿防偏磨技術應用效果分析
3.1抽油桿扶正器與抽油桿雙向防偏磨接箍工藝
抽油桿扶正器有硬質塑料和鋼質兩種,硬質塑料扶正器、鋼質扶正器通過配合上在抽油桿公扣與接箍之間,通過絲扣直接連接在兩根抽油桿之間,由于其外徑比抽油桿接箍稍粗,自身先與油管內壁接觸偏磨,待扶正器或滾動接箍磨蝕到一定程度后,抽油桿接箍才與油管內壁接觸、偏磨。
優點:重量輕、體積小,成本低,安裝簡單,能延緩抽油桿接箍的偏磨,延長抽油桿的使用壽命,幾年來一直在油田開發中廣泛使用,并起到了一定的積極作用。
抽油桿雙向防偏磨接箍是由表面度了一層防偏磨材料,表面光滑耐磨,兩頭有倒角,管桿相互摩擦時起到保護接箍與油管內壁的磨損,延長油井生產周期一延長接箍與油管壽命。
3.2光桿雙翼調偏防噴盒
油井井口裝置中的大四通平面有的不水平,導致三通放噴盒與光桿不聚中,不具有調中作用,但每口抽油井必用的光桿密封器,不但具有光桿密閉作用,所以推廣應用雙翼調偏放噴盒,具有光桿調中作用,在一定程度上延緩了管桿偏磨。但這種作用,主要體現在對光桿和抽油管柱上部的部分管桿的保護上,對于中下部抽油桿和油管,特別是斜井、水平井、側鉆井中的管桿,起不到防偏磨作用。通過在5口井應用雙翼調偏放噴盒,應用效果良好,起到光桿與防噴盒調偏對中雙翼密封,更換盤根時不用停井等優點。
3.3防偏磨光桿旋轉懸繩器
針對管桿偏磨嚴重現象,研制、推廣了防偏磨旋轉懸繩器,使抽油桿在抽油過程中也能勻速轉動,使磨損在抽油桿接箍360度范圍內均勻分布,從而有效延長抽油桿與油管的使用壽命。
構成:主要由殼體、推力軸承、芯軸、蝸輪、蝸桿、外罩、搖臂、驅動輪罩、驅動輪、棘輪、棘爪、扭簧、圓錐滾子軸承等組成。
特點:結構緊湊、體積小,現場安裝方便。借助于抽油機自身動力,實現抽油桿勻速轉動。
主要技術參數:通徑:φ50mm,轉速:12圈/天。
工作原理:抽油桿旋轉器安裝在懸繩器上端,光桿從其中心孔穿過,其上端裝光桿卡子。當抽油機向下運動到一定位置時,拴在抽油機驢頭和搖臂之間的鋼絲繩拉動搖臂轉動一定角度,此時,棘爪驅動棘輪和蝸桿順時針轉動一定角度。
現場應用情況:根據油井生產參數大,偏磨程度大的油井,優化實施了12口井,例:B76P203井參數大偏磨嚴重,原檢泵周期平均在145天左右,通過應用后現已正常生產328天,現場應用效果顯著,能防止抽油桿脫扣優點,有效起到抽油桿周圍均勻摩擦,起到有效延長抽油桿與油管的使用壽命。
3.4油管旋轉器
抽油桿接箍對油管的磨損只是集中在油管內壁20%面積左右的狹窄溝槽內,而不是360度范圍內的整個管壁。如果能使油管內壁所有側面面積都參與均勻磨損,就不易磨出溝槽,油管的使用壽命就可得到有效延長,油管旋轉器就是基于這一設想而研制開發出來的新產品。
結構原理:主要由殼體、推力軸承、芯軸、蝸輪、蝸桿、搖臂、驅動輪、棘輪、棘爪、扭簧、圓錐滾子軸承等組成(圖1)。
作用原理:油管旋轉器連接在最末一根油管上,并通過法蘭安裝在井口大四通上,上端與三通連接,搖臂上端安裝在防噴盒上,光桿通過其中心孔,距搖臂上端10—15mm處的光桿上卡有光桿卡子。當抽油機下行到一定位置時,光桿卡子壓縮搖臂拉動棘爪驅動棘輪和蝸桿順時針轉動一定角度,芯軸也隨之轉動一定角度,由于油管連接在旋轉器下端,因而也轉過一定角度,轉速:0.5-8圈/天(可調整),當抽油機上行時,旋轉器通過搖臂的自重使棘爪復位。
該工藝能使油管緩慢旋轉,增大參與偏磨的油管內壁側面面積,而且磨損是在整個油管側面上均勻進行,因而能夠有效避免油管被磨成溝槽而磨穿,延緩了油管的偏磨,該工藝具有一定的推廣使用價值。
4結論與認識
(1)抽油桿扶正器、雙向接箍能延緩管桿偏磨,延長油井免修期,但不能徹底解決管桿偏磨,效果一般。
(2)調偏防噴盒能調正光桿和上部抽油桿,減少部分管桿偏磨,但不能徹底解決管桿偏磨,效果一般。
(3)內襯油管和鍍鎢基桿、油管旋轉器能有效延緩油管偏磨,延長油井免修期,但成本費用高,井口安裝復雜,效果較好。
(4)旋轉懸繩器能有效延緩抽油桿偏磨,延長油井免修期,但排量小、高液量高含水井不適用,效果較好。
文章標題:工業設計論文抽油井管桿偏磨成因分析
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