抽油机井示功图诊断偏磨(终稿).doc

抽油机井示功图诊断偏磨 刘骞1 曹蕾2 （1.中国石油大学（北京） 2.斯伦贝谢公司） 在有杆泵抽油系统中，随着油田开发的不断深入，泵挂越来越深，综合含水率逐年上升，井筒状况和产出液性质等都发生了很大变化，致使杆、管的工作条件日益恶化，导致抽油杆的偏磨和断脱，加速了井下设备的损坏，增大了检泵作业的工作量和杆管更换成本，缩短了检泵周期，对油田开发造成巨大的浪费和严重的经济损失。因此有必要对偏磨的原因加以分析，为防治偏磨提供理论依据。 利用抽油机井的地面示功图来判断井下管柱的偏磨，可以定量分析抽油杆柱受力状况，监测不同时期抽油机井偏磨状况，给采油工艺的设计提供参考依据[1]。并可以预测油井何时偏磨，以便提前加上防偏磨措施，延长检泵周期，间接节约作业费用，给油田的顺利生产创造更便利的条件。 关键词：示功图、诊断、偏磨 1 偏磨诊断的意义及发展状况 1.1 偏磨诊断及防偏磨措施的意义 通过文献调研与检索开展本课题的研究，对于油田矿场生产的意义在于： (1)为偏磨诊断和防偏磨提供依据：井下杆柱偏磨已经严重影响了油井的正常生产)动态诊断抽油机井偏磨：利用抽油机井的地面示功图来判断井下管柱的偏磨利用抽油机井的地面示功图来判断井下管柱的偏磨1.2 论文主要内容 借鉴以往国内外在抽油机井杆、管防偏磨机理方面研究的成果，油井抽油杆失效、偏磨的机理和影响因素。从理论上分析抽油杆失效、偏磨与功图之间内在的联系，研究一种有效地抽油机井杆管偏磨诊断方法。为油井抽油杆失效、偏磨问题的解决措施提出理论依据[2]。 2 抽油机井偏磨原因 2.1机械磨损 机械磨损是抽油机井偏磨的最主要原因[3],主要包括如下几种形式：(1)井深结构引起的偏磨(2)封隔器坐封造成油管弯曲，发生管杆偏磨；(3)油井生产参数造成管杆偏磨；(4)油管弯曲造成管杆偏磨；(5)抽油机井杆柱弯曲造成偏磨。 2.2 腐蚀磨损 腐蚀磨损是游梁机抽油系统杆管磨损的另外一种磨损形式，这种形式主要体现在油田的开发后期[4]。主要包括以下几种情况：(1)综合含水的影响；(2)腐蚀介质的影响；(3)缝隙腐蚀和冲蚀明显；(4)管、杆等的材质耐腐蚀性能较差。 总之，影响游梁式抽油系统杆管偏磨的因素有机械磨损和腐蚀两大类 ，以井下杆柱受力测试和示功图测试为依据，从杆柱受力对偏磨所起的作用入手，研究偏磨诊断技术。 3 示功图诊断偏磨 3.1 示功图信息 在实际生产中，可以利用示功图来分析抽油机悬点载荷[5]（静载荷、摩擦载荷、动载荷、其它不可预见的因素造成的载荷）。并根据具体的载荷大小判断偏磨是否存在以及存在的位置。 静载荷的示功图反映：悬点在上冲程时所受的静载荷与上漏失曲线指示的载荷值近似相等，而下冲程时的静载荷近似等于下漏失曲线的载荷加上井口回压在抽油杆柱上产生的载荷值。 摩擦载荷的示功图反映：上冲程时的摩擦载荷等于上冲程平行段的中点值减去上漏失曲线的起始值，下冲程时的摩擦载荷等于下漏失曲线起始点处的载荷值减去下冲程平行段中点处的载荷值。对于漏失、气体影响等下冲程平行段不完整的示功图，可以用完整部分的载荷值来代替中点处的载荷。 动载荷的示功图反映：上冲程悬点所受的最大惯性载荷等于上冲程倾斜段的最大值减去上漏失曲线起始点的载荷；同理，下冲程悬点所受的最大惯性载荷等于下漏失曲线起始点的载荷减去下冲程倾斜段的最小值。用上述方法计算出的载荷是惯性载荷的最大值和最小值。 其它载荷的示功图反映：振动载荷不会使载荷值增加，只会使载荷在数值上发生波动，当忽略振动载荷时，由抽油机井的示功图和漏失曲线就可以定量的计算出悬点在各个位移点的惯性载荷。 3.2 泵上功图的求取 3.2.1从井口算起的泵上功图 井口示功图与泵出口处的示功图存在区别，如果能够计算出各个力的大小和方向，就可以用井口示功图加上或减去这些力，来求取泵出口处的示功图，经分析计算可得如下表格： 力的名称 井口示功图与泵出口示功图的区别 泵的求取方法出口示功图 井口示功图 泵出口示功功图 是否包含此力 该力的方向 是否包含此力 上 冲 程 杆柱自重 包含此力 向下 不包含 减去此力 杆柱的惯性力 包含此力 同加速度 不包含 减去此力 井口盘根力 包含此力 向下 不包含 减去此力 抽油杆柱变径处的浮力 包含此力 向上 不包含 加上此力 下 冲 程杆柱自重 包含此力 向下 不包含 减去此力 杆柱的惯性力 包含此力 同加速度 不包含 减去此力 井口盘根力 包含此力 向上 不包含 加上此力 杆管的摩擦力 包含此力 向上 不包含 加上此力 杆液摩擦力 包含此力 向上 不包含 加上此力 接箍的阻力 包含此力 向上 不包含 加上此力 抽油杆柱变径处的浮力 包含此力 向上 不包含 加上此力 首先把地面示功图减去杆柱的自重和杆柱的惯