一种实现抽油机井抗磨防腐节能深抽的配套方法与流程

本发明涉及油田有杆泵采油技术，具体地说是一种实现抽油机井抗磨防腐节能深抽的配套方法。

背景技术：

抽油机举升是油田开发的主要方式。随着开采时间的延长和采出程度的增加，目前油田的开发方向已经在逐渐向深层油藏转移。油层普遍埋深在3000米以上，井深轨迹复杂，同时进入开发中后期，随着地层压力的逐渐下降，油井生产呈动液面深、泵挂深、载荷大、耗能高的特点。在恶劣的工作环境下，抽油机井往往泵效较低，且因疲劳、偏磨、腐蚀等因素频繁躺井，通过现查调查主要表现为杆断、管漏。

目前常用的抽油井深抽配套技术主要为钢制抽油杆、钢制油管，配以减载器、防腐杆、抗磨副、抽油杆扶正器等防腐蚀、防偏磨工具。一方面钢制抽油杆密度大，千米自重近4吨，受抽油机提升载荷能力影响，下入深度有限，且大载荷下长期工作，抽油杆易发生断裂，同时抽油机能耗较高；另一方面，防腐杆、抗磨副、抽油杆扶正器等防腐、防偏磨工具延长周期有限，同时增加了过流阻力，加大了杆柱载荷；再者钢制抽油杆一般单根长8-10米，必须靠多个接头和接箍连接下入井内，作业周期较长，劳动强度大，安全度较低。

经过检索，没有发现相同或类似技术，得知本发明为解决上述技术问题而提供的技术方案没有被公开过。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种实现抽油机井抗磨防腐节能深抽的配套方法，通过技术配套及优化，在提高杆管抗疲劳、抗腐蚀、抗偏磨性能的基础上，降低杆柱载荷，实现节能深抽，提高泵效的同时，杆管抗疲劳、抗腐蚀、抗偏磨性能提升，实现抽油机井节能长效生产；缩短了作业周期，减轻了施工劳动强度。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种实现抽油机井抗磨防腐节能深抽的配套方法，包括以下步骤:

杆柱采取三级杆柱组合，即上部使用柔性连续碳纤维复合材料抽油杆，中部使用钢制抽油杆，下部使用加重杆；三级杆柱组合同时下入油管中；

根据地层温度梯度及下泵深度，折算温度变化，下入位置温度小于80℃时，油管采 用最高工作温度为80℃内衬抗磨、抗腐油管，下入位置温度超过80℃部分，油管采用最高工作温度为120℃的内衬抗磨、抗腐油管。

所述下入油管杆柱时，同时配套油井示功图监控诊断计量系统、油井综合实时监控系统等设备监控碳纤维抽油杆的运行状态。

所述内衬抗磨、抗腐油管即为与三级杆柱组合对应的油管内壁设置抗磨抗腐的内衬层。

所述内衬层为聚乙烯材料。

在确定三级杆柱组合中各部分的长度、直径、强度时，要先根据油井生产情况，确定油井的合理泵挂，再根据碳纤维—钢混合抽油杆设计软件，仿真模拟油井及抽油杆柱的工作状态，合理设计混合抽油杆柱，达到最佳运行工艺参数。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明采用柔性连续碳纤维复合材料抽油杆，油管采用内衬抗磨、抗腐油管，采用软件优化组合比例，实时监控运行参数。

一、管杆节能长效技术

1、柔性连续碳纤维复合材料抽油杆

柔性连续碳纤维复合材料抽油杆由碳纤维增强树脂基复合材料组成,配以专门设计的高强度专用接头。该杆具有以下特点：一是抗疲劳性能好。10⁷次疲劳实验后，剩余强度90％，同样条件下，钢杆的剩余强度仅为30-40％；二是重量轻，截面积小。千米碳纤维抽油杆重量仅200公斤，是钢制抽油杆重量的1/20，是玻璃钢抽油杆重量的1/6，截面积为钢制抽油杆的五分之一，节电效果显著，与钢杆混合使用后可实现超深井采油；三是抽油杆连续特性，避免了采油过程中活塞效应。机械化作业，节省作业时间，降低了劳动强度；四是碳纤维的减磨特性和可弯曲性，极大地减小了摩擦力，可有效保护油管；五是废杆可回收再利用，不会造成环境污染。

2、内衬抗磨、抗腐油管

内衬抗磨、抗腐油管是通过特殊工艺在常规油管内部衬入一层超高密度聚乙烯材料。衬层表面光滑、柔韧，摩擦系数较低，可以防止抽油杆与油管内壁直接摩擦，同时降低抽油杆的磨损量，对油管以及抽油杆都起到很好的保护作用；抗腐蚀性强，有较高防蜡防垢性能；弹性高，可自动适应由于油井温度变化和应力变化导致的油管伸缩变形，并能始终保证衬管紧紧地胀紧在钢管的内表面；强度较高，不会产生小孔、裂缝、断裂、和剥落等现象而造成油井停产；该材料具有惰性，不易与其它物质发生化学反应，并且 无毒、对原油没有污染。

二、管杆优化设计

1、优化设计杆组合，实现节能深抽

通过对采油厂32口井实测日耗电及60口油井生产周期数据统计，沉没度在300-500m，抽油机井处于工作最佳状态。结合动液面等数据，优化泵挂深度，采取三级杆柱组合，即上部使用柔性连续碳纤维复合材料抽油杆，中部使用钢制抽油杆，下部使用加重杆。根据碳纤维—钢混合抽油杆设计软件，仿真模拟油井及抽油杆柱的工作状态，合理设计混合抽油杆柱，达到最佳运行工艺参数。软件分为三个模块，即数据输入模块、计算模块、计算结果保存及查询模块，从而保证了软件的可操作性及维护性。

2、合理应用内衬，提升油管整体耐温性能

内衬抗磨、抗腐油管分为2种型号，I型最高工作温度为80℃，II型内衬抗磨、抗腐油管工作温度为120℃，根据地层温度梯度及下泵深度，折算温度变化，下入位置温度小于80℃的油管采用I型内衬抗磨、抗腐油管，超过80℃部分采用II型内衬抗磨、抗腐油管。

三、杆柱运行监控技术

通过油田四化建设中的油井示功图监控诊断计量系统、油井综合实时监控系统等设备监控碳纤维抽油杆的运行状态，防止冲击载荷，可实现远程监控、自动控制。

所述油井示功图监控诊断计量系统为北京威尔泰克石油科技有限公司开发，油井综合实时监控系统为东营汇安高科电子有限责任公司研发。均为现有技术，不再赘述。

发明的效果：本发明公开的一种实现抽油机井抗磨防腐节能深抽的配套方法，通过完善管杆配套技术，以现场实际为基础，创新采用柔性连续碳纤维复合材料抽油杆与内衬抗磨、抗腐油管组合配套，利用软件优化杆管组合比例，实时监控，使得整个抽油机系统处于最佳工作状态，可实现节能深抽长效生产。与现有技术相比，本发明采用的柔性连续碳纤维复合材料抽油杆，可有效降低杆柱载荷，便于实现深抽，提高泵效，与内衬抗磨、抗腐油管组合配套，可使杆管抗疲劳、抗腐蚀、抗偏磨性能提升，实现抽油机井节能长效生产，为采油厂原油稳产增产奠定了坚实基础。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为碳纤维—钢混合抽油杆设计软件的工作流程图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，说明如下。

根据图1和图2所示，一种实现抽油机井抗磨防腐节能深抽的配套方法，包括以下步骤:

杆柱采取三级杆柱组合，即上部使用柔性连续碳纤维复合材料抽油杆2，中部使用钢制抽油杆3，下部使用加重杆4；三级杆柱组合同时下入油管1中；

根据地层温度梯度及下泵深度，折算温度变化，下入位置温度小于80℃时，油管采用最高工作温度为80℃内衬抗磨、抗腐油管，下入位置温度超过80℃部分，油管采用最高工作温度为120℃的内衬抗磨、抗腐油管。

所述下入油管杆柱时，同时配套油井示功图监控诊断计量系统、油井综合实时监控系统等设备监控碳纤维抽油杆的运行状态。

所述内衬抗磨、抗腐油管即为在三级杆柱组合的内壁设置抗磨抗腐的内衬层构成，包括柔性连续碳纤维复合材料抽油杆、钢制抽油杆、加重杆的内壁均设置上述内衬层。

在确定三级杆柱组合中各部分的长度、直径、强度时，要先根据油井生产情况，确定油井的合理泵挂，再根据碳纤维—钢混合抽油杆设计软件，仿真模拟油井及抽油杆柱的工作状态，合理设计混合抽油杆柱，达到最佳运行工艺参数。

上述步骤可实现抽油机井节能深抽，同时减少杆管偏磨、腐蚀及疲劳现象的发生，实现长效生产。

具体实施例：

以实际F720井为例，措施前Φ38mm管式泵生产，泵挂2000m，液面1950m，普通管杆配套，功图严重供液不足，且历次生产周期均较短，前周期仅为225天。

1、管杆优化设计

结合油井生产情况，为保证合理沉没度，泵挂加深至2300m，同时采用三级杆柱组合，应用碳纤维—钢混合抽油杆设计软件进行优化。

油管设计(自下而上)：Φ89mmEXPE内衬抗磨、抗腐油管500m+Φ89mmHDPE内衬抗磨、抗腐油管1800m。

杆柱设计(自下而上)：Φ42mm加重杆100m+Φ25mm杆360m+Φ32mm柔性连续碳纤维复合材料抽油杆1800m+Φ25mm杆40m。

2、现场应用效果

开井生产正常后，功图最大载荷由措施前的77.25KN下降至37.08KN，下降幅度52％， 电机电流由措施前的23A/19A下降至14A/13A，功图转为轻微供液不足，泵效由3.8％提升至57.9％，产量由措施前的0.3t/d*0.1t/d*66.7％增加至4.5t/d*1.7t/d*62.2％，已累计生产310天，目前仍正常。实现了该井节能深抽长效运行。

措施前后生产情况

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。