成靜

摘 要：本文從有桿泵生產(chǎn)實際出發(fā)，結(jié)合中深層油井定義，主要研究的是泵掛深于2000m的油井。通過對普通D級抽油桿強度計算將泵掛深于2000m的油井分為兩部分：泵掛在2000m至2400m的油井與泵掛深于2400m的油井。通過對兩種油井進行抽油桿及配套工具的優(yōu)選形成兩種油井深抽工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：深抽；抽油桿；配套工具

中圖分類號： TE3 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）12-190-2

1 抽油機載荷問題分析

根據(jù)實際以及應用的方便性和實用性，我們采用的抽油機載荷計算公式只考慮沖程和沖次對抽油桿載荷的影響，通常選用的抽油桿載荷計算公式如下：

式中：P最大：抽油桿最大載荷，N；P最小：抽油桿最小載荷，N；P′液：作用在活塞整個截面積上的液柱重力，N；P桿：抽油桿在空氣中的重力，N；s：沖程，m；n：沖次，次/分鐘；API疲勞計算許用最大應力公式：

抽油桿拉力和應力關(guān)系為：

式中：S：抽油桿橫截面積，m2；σ：應力，Pa；p：載荷，N。

由于抽油桿載荷在井口位置發(fā)生變化最大，最容易發(fā)生疲勞斷脫，所以我們對井口位置的抽油桿進行應力計算。將計算出的抽油桿載荷帶入公式（1.3）、（1.4）可以得出：

由于計算出的最大載荷為109.5×103N，低于計算出的許用最大拉力，該抽油機可以運行正常。由于D級抽油桿屈服強度在590MPa以上，我們計算采用的是690MPa。

將摩擦載荷取值為載荷的5%，抽油桿屈服強度為690MPa，假設下入深度為L，抽油桿配比25mm：22mm：19mm抽油桿為1：2：3，抽油泵為38mm抽油泵，實際拉力小于許用拉力，代入公式（1.1）、（1.2）、（1.3）、（1.4）得：

由此可以得出當泵掛深度大于2411m以后，普通D級抽油桿存在疲勞斷脫現(xiàn)象。因此將深抽井按照抽油泵泵掛深度分成2000m到2400m和深于2400m兩個部分。其中2000m到2400m的深抽井普通D級抽油桿就可以滿足強度要求，主要考慮的為油井桿管防偏磨措施，而深于2400m的油井在考慮防偏磨措施的同時還要考慮抽油桿疲勞斷脫的問題，對抽油桿、井下工具進行配套和優(yōu)化選擇，初步形成了兩種油井配套方案。

2 深抽配套工藝

2.1 泵掛在2000m至2400m的油井深抽工藝

泵掛在2000m至2400m的油井，普通的D級抽油桿可以滿足強度要求，主要針對的是油井防偏磨方面，采用普通D級抽油桿+防偏磨工具+長柱塞防砂泵為主體的深抽工藝。

2.1.1 抽油桿

由公式可以得出2000m到2400m的深抽井普通D級抽油桿就可以滿足強度要求，主要考慮的為油井桿、管防偏磨措施。

2.1.2 偏磨配套工具

造成抽油井桿、管偏磨主要有井斜和撓曲兩方面的原因。針對這兩方面原因，目前主要采用自旋刮蠟扶正器和注塑桿這兩種規(guī)格的扶正器。

抽油桿自旋轉(zhuǎn)刮蠟扶正器連接在抽油桿上，扶正套的外徑大于抽油桿接箍外徑，起扶正作用；扶正套的材料是利用納米高分子復合材料制造而成的，具有綜合優(yōu)良性能，扶正套與油管接觸摩擦使扶正體磨損，而減少抽油桿的磨損，以達到防偏磨的目的。

注塑桿與油管內(nèi)壁成均勻的圓柱面接觸，有效地避免了桿管偏磨，同時使油管內(nèi)壁的蠟晶無法形成，起到了既扶正又刮蠟的雙重功效。

2.2 泵掛在2400m以下的油井深抽工藝

針對泵掛深于2400m的油井，普通的D級抽油桿不能滿足強度要求，由上邊的例子可以看出泵掛深于2400m的抽油井D級抽油桿容易發(fā)生疲勞斷脫。因此需要采用強度更大的抽油桿代替普通抽油桿。

2.2.1 抽油桿

為了解決油井深抽工藝中抽油桿強度問題，本文建議使用鋼制連續(xù)抽油桿作為泵掛深于2400m的油井的抽油桿選型。連續(xù)桿桿柱重量輕，無接箍，能夠降低抽油機載荷，有利于加深泵掛。還可以降低抽油桿失效頻率，延緩管桿偏磨，延長檢泵周期。

2.2.2 防偏磨工具

由于連續(xù)抽油桿無接箍，接箍連接防偏磨工具無法安裝且鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿本身就具有良好的耐磨，延緩偏磨的功能，因此不采用其他的防偏磨工具。

3 現(xiàn)場實施效果及經(jīng)濟效益

3.1 防偏磨工具經(jīng)濟效益計算

節(jié)約作業(yè)費用創(chuàng)效：

以公司使用防偏磨工具為例：自旋式刮蠟扶正器1022套（28萬）、注塑桿8060m（16.6萬元）、油管旋轉(zhuǎn)器5套（15萬元），抽油桿旋轉(zhuǎn)器1套（2萬元）實施前平均檢泵周期170天，目前檢泵周期326天，根據(jù)實施效果推算，預計可以延長檢泵周期1倍以上，減少檢泵23井次。共計投入工具費用61.6萬元，節(jié)約作業(yè)費用120萬元。

提高生產(chǎn)時效增油間接創(chuàng)效=作業(yè)井次×（作業(yè)影響時間+單井排液時間）×平均單井日產(chǎn)油×（原油價格-稅金-生產(chǎn)成本）=78.9萬元

兩項共計產(chǎn)出經(jīng)濟效益198.9萬元，投入產(chǎn)出比為1：3.23。節(jié)約抽油桿油管費用由于不易統(tǒng)計，預估可以節(jié)約抽油桿和油管各10000m左右。

3.2 連續(xù)桿經(jīng)濟效益計算

2009—2010年初步試驗實施了鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿油井深抽工藝，實行鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿+長柱塞防砂泵或者深抽泵并配套強磁防沉器的油井深抽工藝。鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿深抽技術(shù)累計增油12117.73噸，減少檢泵次數(shù)23井次，共計投入鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿65640m。

增油創(chuàng)效：

經(jīng)濟效益=（1-30%）×措施增油量×（原油價格-稅金-人工成本）+節(jié)約的作業(yè)費用-總措施成本=3465.46萬元+115萬元-426.66萬元-46萬元=3107.8萬元

投入產(chǎn)出比為1：6.58。

4 結(jié)論

通過抽油桿強度計算，把泵掛深于2000m的油井分成兩部分。分別進行深抽配套。

泵掛在2000m至2400m的油井，采用抽油桿旋轉(zhuǎn)器+普通D級抽油桿+長柱塞防砂泵主要采油結(jié)構(gòu)，并且在撓曲井段配合使用注塑桿，井斜段配合使用自旋刮蠟扶正器，保證防偏磨效果。

對于泵掛深于2400m的油井采用油管旋轉(zhuǎn)器+鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿+長柱塞防砂泵的深抽配套技術(shù)

參 考 文 獻

[1] 杜宇恒.有桿泵深抽技術(shù)在遼河油田深井開采中的應用研究[D].中國石油大學，2010.

[2] 劉珂君.深抽井桿柱設計及配套工藝技術(shù)研究[D].大慶石油學院，2010.

[3] 李振智.定向井有桿抽油系統(tǒng)優(yōu)化設計與數(shù)值模擬研究[D].西南石油學院，2004.

[4] 張平.穩(wěn)定油井產(chǎn)量的套管氣壓力控制系統(tǒng)研究與設計[D].西南石油大學，2015.