百重一区水平井断脱分析与优化治理

关键词： 生产管柱 百重 水平井 稠油

0 引言

百重一区属于浅藏稠油, 该区有水平井100多口, 生产管柱采用主副管双管结构。主管主要用于采油, 副管则用于注汽、测试和冲砂;泵采用的是Φ70mm双进油重球泵, 下泵位置在井斜55°~65°处;抽油杆采用D级Φ19mm (普通和防脱杆) 抽油杆, 上接Φ25mm光杆, 下配Φ38mm加重杆。

1 生产现状及问题

由于该区水平井井斜较大, 原油粘度高, 井下机具经常出现断脱。2012年全年水平井修井320井次, 其中因机具断脱修井135井次, 占水平井修井量的42%, 具体情况见图1。

从上表 (纵轴为断脱井次) 可以看出, 水平井断脱主要问题在于扶正器和防脱器, 其次是抽油杆和加重杆, 其余部件断脱所占比例较低。2012年该区水平井断脱所耗修井费用约250万。因此延长其检泵周期, 减少水平井的断脱次数, 是控本稳产的关键。

2 原因分析及对策

2.1 原因分析

水平井在投产时为了应对断脱问题, 在抽油杆间间歇配下扶正器, 每根加重杆配下一个扶正器, 全井配下四个防脱器, 分别位于加重杆的前端、中部、后端及光杆下部。对扶正器、防脱器、抽油杆、加重杆断脱位置做统计, 具体见表1。

分析表1, 可以看出断脱位置主要集中在井深400~550m, 对应水平井井斜角范围在22°~60°, 关键位置第40~50根抽油杆、第1~4根加重杆、最后一根加重杆。原因如下:

(1) 在斜井段水平井上冲程时, 杆柱存在着轴向力F, 由于在斜井段力的方向同杆柱运动方向不一致, 产生沿法线方向的分力F1和沿切线方向的分力F2, 而引起杆柱附件剪断的力主要为法线力F1。 (见图2)

机具剪断点主要是集中在材料本身变径处, 此处受力F1作用, 应力集中, 一旦损伤就很容易从此处发生剪断。

(2) 机具脱扣主要是连接螺纹损坏、失效或者修井作业时预紧力不够, 再加上变动载荷在接箍处产生的弯曲应力作用, 导致机具从丝扣处脱。特别是防脱抽油杆一旦备帽没有上紧, 接箍逆时针旋转几圈就会脱扣。

(3) 在修井作业现场, 受成本影响, 管杆质量检测缺少必要的仪器, 只是靠人员凭感官判定。因而许多由于疲劳腐蚀, 本身寿命已达极限的加重杆、抽油杆、防脱器、扶正器, 在作业时未能及时发现, 将其再次下入井内, 造成油井修开后, 短期内便出现机具断脱现象, 造成返修。

2.2 应对措施

(1) 加强优化设计, 适当增加防脱器、扶正器数量, 合理分布机具位置, 避免机具长期处于井斜较大位置而加剧磨损腐蚀。同时在修井作业时可以将他们原位置互换调整, 以延长其寿命, 在条件允许的情况全井更换。

(2) 通过统计发现, 目前使用的水平井防脱杆的防脱效果并不好。防脱杆的脱扣主要是由接箍逆向旋转造成, 若使接箍外径小于同杆接触部分的外径, 这样接箍不同油管壁接触, 就不会产生逆时针方向的外力。因而目前一是挑选部分井实验新机具;二是在后期修井时, 逐步将防脱抽油杆更换为普通抽油杆。

(3) 加强修井监督, 注意检查丝扣是否完好、下机具时预紧力是否合格, 提高施工质量, 减少人为原因的断脱。

2013年水平井开井数仍是111口, 通过上述措施, 与2012年相比断脱井数减少65口, 所占比例下降5.2%, 主要机具断脱情况见图3。

3 结语

(1) 通过以上措施虽然减低了断脱井次, 但加重杆、防脱器断脱的控制还有很大挖掘空间。

(2) 最好引进现场管杆探伤设备, 便于随时检查机具质量。

(3) 随着油田后期含水上升, 机具疲劳腐蚀加剧, 应尽快引进新机具并通过数据统计研究其适应性。

摘要：根据百重一水平井断脱实例统计分析, 找出引发断脱的关键因素, 分析原因, 并有针对性的采取对策, 取得良好效果。

关键词：水平井,断脱,优化

参考文献

[1] 苏翼林.材料力学 (下册) [M].北京:高等教育出版社, 1980.

[2] 张琪.采油工程原理与设计[M].北京:石油大学出版社, 2002:147一148.