在斜井中，當抽油泵斜度大于45º以上時，有桿抽油系統(tǒng)幾乎很難正常工作。墩塘油田墩2斷塊位于淮河入江口，考慮經濟、泄洪和污染等因素，不宜建造水上平臺或人工島。2009年至2010年初墩2斷塊E1f2層采用中半徑定向井方案鉆成大斜度開發(fā)井四口，泵掛處的井斜平均在45º以上，給有桿泵抽油帶來極大的困難。為確保大斜度井順利投產且長期高效生產，在開發(fā)該斷塊之前，研究人員已著手在鄰近的楊家壩油田斜井進行先導性抽油工藝研究，積累了適用于墩2斷塊的、大斜度井延長免修期的有桿泵舉升工藝技術的相關經驗經驗，并在該區(qū)塊投入采油后成功地實踐了上述理論。
導致斜井故障因素
井斜角是導致斜井抽油設備故障率升高的重要因素 楊家壩油田32口斜井兩年來故障資料顯示：最大井斜大于30º的19口油井，桿管泵斷脫事故50井次，平均免修期只有143天;而最大井斜小于30º的 13口油井，桿管斷脫事故12井次，平均免修期達到380天;由此可見大的井斜角是導致斜井故障率升高的重要影響因素。
狗腿度使斜井故障率增加且使故障因素復雜化 斜井抽油桿斷脫還出現(xiàn)在斜率比較大的井段。實際上，斜井故障資料統(tǒng)計分析表明：由于狗腿度的存在，無論井斜角大小斜井都存在抽油桿脫裂。井斜越大則狗腿度越發(fā)育，因而抽油桿斷脫情況就更加復雜。圖1為抽油桿、扶正器斷裂次數(shù)在抽油桿柱相對位置上的分布圖，橫坐標為抽油桿柱發(fā)生斷裂的相對位置，用百分比表示，井口為0，底部為100%�？v坐標為斷裂次數(shù)。通過分析圖1可知：
抽油桿柱在泵掛至70%之間斷裂失效12井次，占33%。分析認為該油田三級組合抽油桿柱的下部抽油桿規(guī)格較小，抗彎剛度較低，下沖程時，由于泵與柱塞間的半干摩擦力、流體阻力，以及井眼傾斜、狗腿的影響，造成該段抽油桿柱承受壓載，發(fā)生縱向彎曲，導致抽油桿斷裂。
抽油桿柱從井口至40%之間斷裂失效21井次，占58%。與直井中情況相反，在帶有狗腿的斜井中，該段桿柱不僅存在縱向彎曲，對應抽油桿柱和扶正器斷裂7井次。因此在抽油桿柱上部，井斜角變化大或方位角有突變的狗腿段也極易發(fā)生抽油桿斷裂。
大斜度井中扶正器及抽油泵受力復雜，故障率高 兩年來，在造斜點以下至40%抽油桿柱之間，32口斜井扶正器桿體斷裂17井次。分析認為，由于在造斜段有突變的地方，扶正器需承受較大的拉伸、軸向和交變扭轉載荷，容易斷裂。所以，對于大斜度井，應改進扶正器和抽油泵的結 構，優(yōu)化扶正器布置間距，優(yōu)選抽油泵參數(shù)，從而降低泵和扶正器的故障率。
綜上，斜井中桿管故障率的高低不僅取決于井斜的大小，而且還取決于狗腿度的大小及狗腿數(shù)的多少。目前現(xiàn)場抽油桿柱空間三維桿柱設計方法還處于理論階段，二維平面坐標設計計算雖避免了抽油桿接箍與油管內壁的偏磨，但仍未解決抽油桿柱桿體偏磨的問題。應著重考慮狗腿對桿管摩擦力的影響，減少或避免抽油桿柱下部承受壓載荷，并根據(jù)斜井的特點改進抽油設備結構，從而真正提高斜井抽油系統(tǒng)效率。
有桿泵采油
在大斜度井的應用
以楊家壩油田斜井抽油工藝和原有小泵深抽成功經驗為基礎，優(yōu)化設計了墩塘油田大斜度井抽油桿最佳組合、抽油桿扶正器間距等參數(shù)，改進常規(guī)整筒泵凡爾副結構和抽油桿尼龍扶正器結構，成功實現(xiàn)了大斜度井有桿泵的高效舉升。
抽油泵和抽油桿扶正器工藝改進見下：
對抽油泵固定凡爾副結構工藝進行改進。為滿足常規(guī)有桿泵在大斜度井中采油，我們對現(xiàn)有深井泵固定凡爾進行工藝改進，使閥球與閥座接觸點距閥罩內壁距離 h≤5mm，凡爾球被閥罩內的四條筋扶正，使凡爾球只能沿著凡爾罩的軸線運動，液體從四條筋的周圍流過。該結構具有較大的流通面積和較小的開啟高度，可以減小吸入阻力和凡爾坐封滯后時間。
對自旋式抽桿扶正器改進。油田與有關廠家協(xié)作，引進了自旋式扶正器。該扶正器的上、下增加了換向環(huán)(如圖2所示)，利用油管與抽油桿的摩擦力和產出液對扶正體螺旋棱的沖力，使扶正件旋轉，均勻磨損;選用了高強度扶正件及桿體材料，延長了尼龍扶正器的使用壽命，更有利于防止管桿偏磨。
抽油系統(tǒng)優(yōu)化設計見下：
抽油桿柱在普通二維設計基礎上，考慮拉、扭、摩等多種受力，結合楊家壩油田后期改進經驗和本油田實際井況，優(yōu)化扶正器間距和加重桿的設計：
一般選用外徑為88.9mm平式油管，以提高油管剛度，減少油管蠕動所出現(xiàn)的漏失和斷裂，同時也減少了桿管摩擦點;油管柱采用壓縮式油管錨錨定;
選用D級抽油桿，H級光桿;在中和點安裝釋放扭矩的防脫器;在抽油桿柱壓應力段連接加重桿;
扶正器布放位置遵循就近安裝，下密上疏、關鍵部位加短節(jié)的原則;對應狗腿度大，則扶正器間距小而數(shù)量多;同時針對墩2斷塊，我們根據(jù)二維扶正器間距設計方法和實際狗腿度影響程度，繪制了斜井扶正器間距曲線圖(見圖3)，以供設計時查算;
優(yōu)先選用小直徑整筒式懸掛泵，根據(jù)區(qū)塊的產能預測確定下泵垂深和斜深;為減少振動、提高充滿程度，選用長沖程、慢沖次。
墩塘油田成功應用案例
通過應用大斜度井有桿泵采油工藝技術，墩2斷塊的四口大斜度井生產一直保持正常。投產時間較早的D2-19井，井斜角、水平位移均為全局之最，連續(xù)生產了 410多天。在充足供液能力下，四口大斜度井平均泵效達63.25%，其抽油桿柱設計計算的最大、最小載荷與實測載荷誤差在10%以內;現(xiàn)場試驗表明，該項工藝的應用，滿足了墩2斷塊采油生產的需要，同時減緩了因井眼軌跡曲率變化大、井斜角大而造成的抽油桿與油管的偏磨，從而改善了油井的生產狀況，達到了延長檢泵周期，提高泵效、增加產量的目的，取得了較好的開發(fā)效益。
墩2斷塊大斜度井有桿泵采油技術具有施工工藝簡單、有效率高、有效期長、泵效高和成本低等特點，有效地解決了多年來大斜度定向井有桿泵方式采油時存在的技術難題;
大斜度井中，抽油桿柱優(yōu)化設計應根據(jù)井眼軌跡的空間變化，精確計算多級抽油桿柱的最佳組合及扶正器的間距，同時還應根據(jù)現(xiàn)場實際管桿偏磨情況進行相應的參數(shù)校正;
該技術中采用常規(guī)游梁式抽油機，在保證產量的條件下，選用長沖程、低沖次，可降低抽油桿的相對變形值，提高抽油泵的充滿系數(shù)，同時改善抽油桿的工作條件，延長抽油桿的使用壽命。
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