抽油机井应用玻璃钢管采油技术研究.pdf

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石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年6月第32卷第3期
Journal of Oil and Gas Technology (J. JPD Jun 2010 VOL 32 No. 3
369
抽油机井应用玻璃钢管采油技术硏究
马来增(中国石油大学(华东)机电工程学院,山东东营257061)
谢先华(胜利油田有限公司东卒采油厂,山东东营257094)
[摘要]针对抽油机井油管存在偏磨和腐蚀问题,试验玻璃钢管采油。结果表明,玻璃钢管和抽油杆没有
明显的偏磨和腐蚀,展示了玻璃钢管在治理油井偏磨和腐蚀方面具有一定的优越性。但试验初期由于对
玻璃钢的特性认识不够,造成应用玻璃钢管采油后,柱寨冲程损失大、泵效低,生产周期短。分析玻璃
钢材料的纵向弹性模量小造成冲程损失大、管柱承受周期性交变载荷造成丝扣损坏。为此,采用尾管加
重和油管错定的方式,现场应用表明改进后能有效提高泵效,延长油井生产周期。
关键词]抽油机井;腐蚀;偏磨;玻璃钢管;技术研究
中图分类号]TE933.2
[文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2010)03-0369-04
目前,我国大部分油田已经进入中、高含水期开采阶段,抽油机井管杄偏磨井数不断增加,油井维
护工作量增大。同时采出污水含有溶解氧、硫酸盐还原菌、CO2、H2S、Cl等腐蚀性介质,对钢管材
腐蚀相当严重-3,每年因腐蚀造成停产、管杆报废的经济损失巨大。
胜利油田东辛采油厂油井综合含水平均高达90.6%,管杆偏磨腐蚀情況严重。针对偏磨和腐蚀,
采取了相应的治理措施。如采取杆柱加重、杆柱扶正、配套内树管等技术治理偏磨;采取套加缓蚀剂、
安装阴极保抑器、尾管投放固体缓蚀剂等技术治理腐蚀。经过系统的治理,油井偏蘑和腐蚀状况得到了
很大的改善。但是由于井况的复杂性和技术的局限性,还不能很好地解决油井偏磨和腐蚀问题。2008
年东辛采油厂因偏磨和腐蚀倒井井次占全年维护井次的60%,给生产和管理带来了巨大的困难。同时
研究表明,偏磨和腐蚀不是简单的叠加,腐蚀加刷偏磨,具有更大的破坏性。为了探素一条新的偏磨腐
蚀一体化治理思路,东辛采油厂从2007年开始试验玻璃钢管采油技术。
玻璃钢管的优点
玻璃钢管是由高树脂含量的防渗层、玻璃纤维缠绕加强层及外表面层组成,其主要原材料是高分子
不饱和聚酯树脂和玻璃纤维,能有效抵抗酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀。高压玻璃钢管在生产过程中采
用钢芯模外缠绕成型,出于保证脱模的需要,模具的加工精度非常高,制作前采用脱模剂反复处理,因
此高压玻璃钢管的内表面极其光洁,粗糙度是0.0015~0.01mm,而新的无缝钢管内表面粗糙度为
0.046mm,旧的钢管为0.6mm。由于其内壁光洁,其沿程阻力系数为0.0095左右,仅为钢制管材的
半左右,可以降低原油与油管内壁的水力损失;由于其内壁光洁,还能有效减少结垢。缠绕玻璃钢管
道轴向拉伸强度为160~320MPa,接近于钢管,比强度(拉伸强度与比重(书面用语已不用这个词,
换用密度)之比)更高,在结构设计时,管材自重可大幅度减轻,安装十分容易。由于玻璃钢管具有
优越的防腐性能、水力学性能和机被性能,因此在油田地面管线和高压注水管线中的应用越来越广泛。
从应用情况看,国内外玻璃钢管主要用在地面集输、注水管线和注水井井下管柱,工作压力超过
22MPa,工作温度达到93℃,使用年限在10~20年,而在油井中还没有检索到应用井例~?。
为了考察玻璃钢管的摩擦损性能,中国石油大学2007年对玻璃钢管的摩擦性能做了室内试验,
收稿日期]2010-02-04
[作者简介]马来增(1974-),男,1996年大庆石学院毕业,高级工程师,博士生,现主要从事采油工艺技术研究与管理工作。
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石油天然气学报(江汉石油学院学报)
2010年6月
将玻璃钢管/35CrMo与N80油管/35CrMo分别配对后做摩擦磨损对比试验。试验介质为油井产出液,
含水92%,矿化度27200mg/L,温度60C。试验结果为:玻璃钢管/35CrMo配对摩擦时,玻璃钢管的
磨损率为2.14g/m,35CrMo的磨损率为5.65g/m,摩擦系数0.145;N80油管/35CrMo配对摩擦时,
N80油管的磨损率为3.81g/m,35CrMo的磨损率为7.76g/m,摩擦系数0.213。试验得出结论是:玻
璃钢管比N80油管具有更好的耐磨性,对偶件的损伤小,并具有较低的摩擦系数。
2玻璃钢管采油试验
2007年6月在菜1-193井和菜1-48井这2口井中进行了玻璃钢管的前期应用试验。试验前,这
口井管杆均存在严重的偏磨和腐蚀情况。表1列出了2口井试验前后的生产数据
表1玻璃钢管早期试验前后生产数据
普通钢管生产
井号
生产参数
泵挂/m
日产液/f
泵效/%
生产周期/d
菜1-19
56X3X2.4
1400
莱1-48
44×3×5
1600
115
井号
玻璃钢管生产
生产参数
泵挂/m
日产液/t
泵效/%
生产周期/d
菜1-193
44×3X5
菜1-48
44×3×3
17.8
115
注:生产参数表示:泵径×冲程X沖次。
倒井作业时,提出井内玻璃钢管检査发现,玻璃钢管内表面光洁,无明显偏磨腐蚀情况;而抽油杆
有轻微偏磨和腐蚀。初步展示了在偏磨腐蚀井上应用玻璃钢管采油的优越性。但也发现了2个问题:一
是采用玻璃钢管生产后泵效降低,二是生产周期短。分析其原因,认为这2口井在配套上均未考虑玻璃
钢材料的特殊性,采用了与普通油管同样的配套模式。图1和图2是莱1-193井试验前后的生产示功
图,从示功图看,配套玻璃钢管后冲程损失较大
功日20-行?01.61下列40
3.D2
神次
时同
冲次
5
日液
17.4
日油
0.2
13.4
9.1
2
论排量28.6
44
论排量
液面日叫0被面「12沉決度「xr15
液面日期200707-19?液面
1133
度
30
图1葉1-193井使用玻璃钢管生产前示功图
图2莱1-193井使用玻璃钢管生产后示功图
采油时,由于作用在柱塞上的液柱载荷在上、下冲程中交替地分别由油管转移到抽油杆柱和由抽油
杆柱转移到油管,从而引起杆柱和管柱交替地増载和减载,使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短,增加
了泵的冲程损失。柱塞的有效冲程为的:
式中,SF为柱塞的有效冲程,m;S为光杆的冲程,m:λ=入,+入,为因管杆变形造成的冲程损失,m;え-为抽