一种油田抽油机井使用内衬油管防腐、防垢和防偏磨方法技术

本发明专利技术公开了一种油田抽油机井使用内衬油管防腐、防垢和防偏磨方法，包括以下步骤：步骤一：收集整理资料；步骤二：地面设备配套情况核实；步骤三：抽油泵选型设计；步骤四：抽油管柱设计；步骤五：抽油杆柱设计；防腐、防垢和防偏磨设计方案应坚持每一个环节均要经济效益为要点，同时要考虑整口井乃至整个油田抽油杆系统的经济性和可靠性。该项一体化设计自2020年至2021年该装置共计应用32井次，从机抽井免修期看，32口油井免修期由169天延长至298天，3口监测井起出观察效果看，油管和抽油杆保持较好的有效性，仍然可以继续使用一段时间，从应用效果看，具有在其它油田推广应用价值，可产生良好的经济效益。生良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种油田抽油机井使用内衬油管防腐、防垢和防偏磨方法


[0001]本专利技术属于油田抽油机井使用内衬油管
，特别是涉及一种油田抽油机井使用内衬油管防腐、防垢和防偏磨方法。

技术介绍

[0002]随着油田开发深入，逐步进入中高含水期后，对中深井用油管和抽油杆造成三个方面的严重影响：一是油田产出水中富含CO2和较高浓度的氯离子，二者共同作用导致抽油杆腐蚀严重，腐蚀断频繁发生；二是地层产出的HCO
‑3离子随着产出液分压的降低，少量CO2逸出，一部分形成CO2‑3与Ca
2+
、Mg
2+
等阳离子结合形成垢物，垢物附着在油管上造成液流通道不畅、井卡等问题；三是井身结构及含水上升润滑性变差，导致偏磨加剧，油管破损、抽油杆断脱频率大幅上升。鉴于油田含水上升引起的腐蚀、结垢和偏磨问题，自上世纪九十年代以来国内各油田持续开展研究、探索，很多防腐、防垢和防偏磨产品应运而生，内衬油管成作为一种显著而有效的材料已小规模在油田应用。目前应用的内衬油管是在普通油管内内衬3
‑
5mm厚度的高密度聚乙烯或者其它替代塑料，使其具备有较小的摩擦系数、高的耐磨性、十分光滑的内壁，较为接近钢材的弹性模量等特点，因此较普通油管具有防腐、防垢和防偏磨功能。尤其是近十年以来高密度聚乙烯塑料制备技术越发成熟以后，应用内衬油管防腐、防垢和防偏磨展现了广阔的应用前景。
[0003]截止目前为止虽然各油田在积极推广应用内衬油管进行防腐、防垢及防偏磨，但各油田在实际应用中不能大规模推广应用，主要有以下几个方面因素制约：1、普通油管内衬后管径缩小，原入井抽油杆、抽油泵及附件等外径情况需要重新优化设计。2、内衬油管安装后，杆管间过流面积减少，抽油杆与液柱之间下行摩擦力增大，造成抽油杆的下行阻力和应力幅度增大，易使抽油杆过早失效；同时，部分井段使用内衬油管，当冲次较高时，引起偏磨点上移。3、应用内衬油管后，油管由于不受井液腐蚀的影响，井内液体的电化学腐蚀作用在抽油杆上，抽油杆的腐蚀会加剧。4、通常内衬油管的内衬材料的与刚才弹性模量存在差异性，同时在井下高温的工作环境下，内衬管伸长量必定大于油管伸长量，导致井下液体易通过油管端部渗入倒油管与内衬的间隙中。5、内衬油管应用成本通常为普通油管的3
‑
5倍，规模化应用成本较高。

技术实现思路

[0004]为了克服上述问题，本专利技术提供了一种油田抽油机井使用内衬油管防腐、防垢和防偏磨方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种油田抽油机井使用内衬油管防腐、防垢和防偏磨方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：收集整理资料：
[0008]步骤1.1：油藏工程：包含油气藏区域地质概况，埋深，气油比，储层物性及特征，井内流体性质、原始地层压力、井身结构、套管状况、压力、温度；
[0009]步骤1.2：采油工程：初期及当前产状、累产情况，当前机抽管杆柱设计思路、井下管杆泵及附件、地面抽油机、电机及集输流程配套参数，历次作业井史；
[0010]步骤1.3：资料收集好后整理并分析，取得以下几个方面的初步结论；
[0011]步骤1.3.1：依据历次作业井史材料、井下材料更换情况统计分析，找出区块及单井偏磨井段、腐蚀井段，初步确定偏磨、腐蚀程度和特征；
[0012]步骤1.3.2：依据腐蚀和结垢特征结合水质全分析、井内流体性质、腐蚀结垢产物成分得出腐蚀结垢类型，属于二氧化碳、硫化氢、氯离子或者综合型腐蚀中哪一类，设计时作为一个重要因素进行考虑；
[0013]步骤1.3.3：依据杆管泵设计和目前产状进行杆柱受力分析，并进行相应计算，将结果与现场偏磨井段位置进行复核，校正模型参数；以下冲程为例计算悬点载荷与中性点位置：
[0014]抽油杆柱在下冲程时，杆柱受到的静载荷主要有2个：抽油杆柱自重G杆及杆柱在井液中受到的浮力载荷F浮；同时,杆柱还受到抽油杆上行惯性载荷F惯、管杆之间和其它摩擦载荷F摩、井内液体流动阻力F阻、抽油泵半干摩擦力F摩干多种动载；抽油杆柱中性点到泵之间的距离为L，则该L段抽油杆自重G杆为：
[0015]G
杆
＝F
浮
+F
惯
+F
摩
+F
阻
+F
摩干
ꢀꢀꢀ
(1)
[0016]式中，中，d0为泵上抽油杆直径,mm；γ为抽油杆重度,78500N/m3；γ
y
为井液重度,N/m3；D为抽油泵直径,mm；μ为流量系数,取0.60～0.62；S为冲程,m；n为冲次,1/min；δ为抽油泵间隙,mm；η为抽油泵游动阀个数,取1；F为柱塞面积,m2；f为游动阀座孔的断面积,m2；结合以上公式推导出抽油杆失稳弯曲长度公式为：
[0017][0018]通过上述计算与现场实际偏磨段进行对比，对超出范围之外的井结合井身结构数据进行查验，画出井眼三维视图进行逐段对比，核实井身结构对偏磨的影响；
[0019]步骤二：地面设备配套情况核实：
[0020]鉴于适应场景是油田进入中高含水开发期，因此地面抽油机、电机配套设备已应用成熟，应根据油田实际情况掌握现有抽油机允许使用的最大负荷、扭矩，最大、最小冲程和冲次，电机功率参数；
[0021]步骤三：抽油泵选型设计：
[0022]步骤3.1：泵型选择：
[0023]按照固定方式看有管式泵和杆式泵两类；选择结构简单、可靠和低成本的管式泵；
[0024]常规管式抽油泵其结构特点决定了中和点以下抽油杆柱在下冲程过程中受压产生失稳弯曲和油管的呼吸效应，引起管杆偏磨，为此在防偏磨设计时从杆柱失稳弯曲原理为出发点，利用抽油泵结构的改变从而改变抽油杆受力方向和保持油管相对稳定是防偏磨
的一种方法；稠油开发中应用的液压反馈抽稠泵属于该种类型，其受力变化原理是：通过串联两台非等径抽油泵,利用抽油泵上大小柱塞上的进、排油阀协同作用实现液压反馈作用；下冲程时,出油阀处于关闭状态，泵上端为杆柱重力、液柱载荷及摩擦惯性载荷等力,下端为油套环空沉没压力,两者存在一个液柱压力差,在此压差作用下,小柱塞产生方向向下力,即为液压反馈力；
[0025]依据该型抽油泵结构特点进行受力分析，结合前述公式(1)和(2)推导出液压反馈泵杆柱失稳距离计算公式为：
[0026][0027]式中，d1为液压反馈泵小柱塞直径,mm；ρ为井液混合重度,N/m3；h为动液面深度，m；
[0028]由(3)式看出液压反馈抽油泵与普通管式泵相比具有易下行功能；同时井筒内液体密度与反馈力成正比,密度越大，反馈力越大，下行越容易；从油田现场应用情况看，液压反馈力最大达20KN，中和点下移现象明显，因此具有较好的防偏磨功能，在设计阶段作为重点考虑手段；
[0029]步骤3.2：定排量参数设计：
[0030]在满足配产条件下确定生产参数，依据油藏给出的配产液量，选择理论排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油田抽油机井使用内衬油管防腐、防垢和防偏磨方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：收集整理资料：步骤1.1：油藏工程：包含油气藏区域地质概况，埋深，气油比，储层物性及特征，井内流体性质、原始地层压力、井身结构、套管状况、压力、温度；步骤1.2：采油工程：初期及当前产状、累产情况，当前机抽管杆柱设计思路、井下管杆泵及附件、地面抽油机、电机及集输流程配套参数，历次作业井史；步骤1.3：资料收集好后整理并分析，取得以下几个方面的初步结论；步骤1.3.1：依据历次作业井史材料、井下材料更换情况统计分析，找出区块及单井偏磨井段、腐蚀井段，初步确定偏磨、腐蚀程度和特征；步骤1.3.2：依据腐蚀和结垢特征结合水质全分析、井内流体性质、腐蚀结垢产物成分得出腐蚀结垢类型，属于二氧化碳、硫化氢、氯离子或者综合型腐蚀中哪一类，设计时作为一个重要因素进行考虑；步骤1.3.3：依据杆管泵设计和目前产状进行杆柱受力分析，并进行相应计算，将结果与现场偏磨井段位置进行复核，校正模型参数；以下冲程为例计算悬点载荷与中性点位置：抽油杆柱在下冲程时，杆柱受到的静载荷主要有2个：抽油杆柱自重G杆及杆柱在井液中受到的浮力载荷F浮；同时,杆柱还受到抽油杆上行惯性载荷F惯、管杆之间和其它摩擦载荷F
摩
、井内液体流动阻力F
阻
、抽油泵半干摩擦力F
摩干
多种动载；抽油杆柱中性点到泵之间的距离为L，则该L段抽油杆自重G杆为：G
杆
＝F
浮
+F
惯
+F
摩
+F
阻
+F
摩干
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，式中，d0为泵上抽油杆直径,mm；γ为抽油杆重度,78500N/m3；γ
y
为井液重度,N/m3；D为抽油泵直径,mm；μ为流量系数,取0.60～0.62；S为冲程,m；n为冲次,1/min；δ为抽油泵间隙,mm；η为抽油泵游动阀个数,取1；F为柱塞面积,m2；f为游动阀座孔的断面积,m2；结合以上公式推导出抽油杆失稳弯曲长度公式为：通过上述计算与现场实际偏磨段进行对比，对超出范围之外的井结合井身结构数据进行查验，画出井眼三维视图进行逐段对比，核实井身结构对偏磨的影响；步骤二：地面设备配套情况核实：鉴于适应场景是油田进入中高含水开发期，因此地面抽油机、电机配套设备已应用成熟，应根据油田实际情况掌握现有抽油机允许使用的最大负荷、扭矩，最大、最小冲程和冲次，电机功率参数；步骤三：抽油泵选型设计：步骤3.1：泵型选择：按照固定方式看有管式泵和杆式泵两类；选择结构简单、可靠和低成本的管式泵；
常规管式抽油泵其结构特点决定了中和点以下抽油杆柱在下冲程过程中受压产生失稳弯曲和油管的呼吸效应，引起管杆偏磨，为此在防偏磨设计时从杆柱失稳弯曲原理为出发点，利用抽油泵结构的改变从而改变抽油杆受力方向和保持油管相对稳定是防偏磨的一种方法；稠油开发中应用的液压反馈抽稠泵属于该种类型，其受力变化原理是：通过串联两台非等径抽油泵,利用抽油泵上大小柱塞上的进、排油阀协同作用实现液压反馈作用；下冲程时,出油阀处于关闭状态，泵上端为杆柱重力、液柱载荷及摩擦惯性载荷等力,下端为油套环空沉没压力,两者存在一个液柱压力差,在此压差作用下,小柱塞产生方向向下力,即为液压反馈力；依据该型抽油泵结构特点进行受力分析，结合前述公式(1)和(2)推导出液压反馈泵杆柱失稳距离计算公式为：式中，d1为液压反馈泵小柱塞直径,mm；ρ为井液混合重度,N/m3；h为动液面深度，m；由(3)式看出液压反馈抽油泵与普通管式泵相比具有易下行功能；同时井筒内液体密度与反馈力成正比,密度越大，反馈力越大，下行越容易；从油田现场应用情况看，液压反馈力最大达20KN，中和点下移现象明显，因此具有较好的防偏磨功能，在设计阶段作为重点考虑手段；步骤3.2：定排量参数设计：在满足配产条件下确定生产参数，依据油藏给出的配产液量，选择理论排量范围内的抽油泵，结合油田气液比、正常生产井泵效预测设计井泵效，从而确定冲程与冲次；常规抽油泵理论排量计算：Q
t
＝f
p
sn式中，f
p
为柱塞面积，m2；s为光杆冲程，m；n为冲数，次/min；选用液压反馈泵后，其理论排量计算公式应为：式中，D
大
为大柱塞直径，m；D
小
为小柱塞直径，m；步骤四：抽油管柱设计：抽油管柱长度主要由沉没度或者泵挂长度决定，管径的匹配一般按照液量及抽油泵大...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪生，高元昌，张延年，
申请(专利权)人：山东亿源石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：