油井管为什么要内衬超高分子量聚乙烯耐磨管
影响石油开采成本的主要因素是短命井，采油井油管的偏磨、腐蚀和结垢（杆管偏磨、杆断、管漏）导致油井停产、减产。尤其采油井进入特高含水期后，因杆管偏磨、腐蚀造成报废占油管年总用量的1/6以上，造成巨大的资源浪费和生产成本增加。
采用专用技术生产的
超高分子量聚乙烯油井内衬管，具有的优异性能降低油井中油管、油杆的磨损及磨阻，将管杆系统的使用寿命提高3倍以上，延长偏磨油井的检泵周期3-5倍。采用了超高分子油井内衬管后，抽油杆所承受扭矩、抽油杆柱底部最小应力均有显著的降低。而且，抽油杆最大负荷与最小负荷差也有了显著的降低。抽油杆上下行程的负荷降低，既改善管杆磨损状况，又降低了整个系统的能耗，提高了抽油杆的抗疲劳寿命。超高分子量聚乙烯油井内衬管技术，是在普通钢制油管内衬高分子管，采用专用技术使超高分子油井内衬管与油管紧密贴合在一起，形成“管中管”结构。由于超高分子油井内衬管具有极好的韧性，优良的弹性以及先进过盈涨接油管的内衬技术，解决了深井井下温差大或油管受应力伸缩变形而产生的内衬管与油管分层脱落的难题。
抽油杆在油管中的运动及油管自身的运动情况非常复杂,这种运动会引起抽油杆与油管内壁的剧烈摩擦,致使抽油杆接箍磨穿,油管磨透。 抽油机上下冲程抽油杆受力分析: 抽油机带动柱塞泵往复运动,上冲程时,抽油杆
由于提升液体重量,处于受拉状态,若井筒较直,其与油管间不会产生摩擦;下行程时,抽油杆柱所受的合力方向朝下。但在运动中,抽油杆柱受几种方向朝上的载荷作用,主要包括:①动载(惯性力);②抽油杆柱所受的摩擦阻力;③抽油杆柱所受的浮力;④泵筒与柱塞间的摩擦力以及采出井液流过游动阀的阻力。2.3.1 井斜是杆管偏磨的主要原因 ①自然井斜在钻井过程中,随着钻进深度的增加,钻头与井口的同心度变差。从纵向上看,井筒是一条弯曲旋扭的线条,一般井深超过600-800m以后,出现扭曲现象。部分油井的平均倾斜度为3.750,最大45°,泵挂深度超过斜井拐点,油管随着套管弯曲,杆管接触致使抽油杆上行、下行时都与油管发生偏磨。 ②定向斜井随着钻井技术的发展和油田开发需要,定向斜井不断增多。 ③地层蠕变由于地层蠕变,加之多年的强注强 采,造成套管变形,井段出现弯曲,(俗称“狗腿” ),严重时油井套管破裂、错断,甚至报废。 ④方位角、座标方位角和座标变化大,也造成杆管接触偏磨的主要原因之一。 由于套管井眼轨迹弯曲和井斜,井下油管产生弯曲。在抽油机上下冲程中,抽油杆的综合拉力F或综合重力产生了一个水平分力W(如图1所示),在该水平分力N(正压力)的作用下,抽油杆与油管产生摩擦发生偏磨。 上下冲程受力分析示意图 2.3.
2 重复摩擦 由于抽油杆和油管在工作中基本上不发生转
动,抽油杆有规律地重复运动,造成油管和抽油杆总是同一方向、同一部位上发生摩擦,很容易造成摩擦部位的油管和抽油杆失效。现场中发现,多数抽油杆接箍从一侧看是完好的,而另一侧却严重磨损。2.3.3 生产参数对偏磨的影响 ①冲程与冲次的影响在偏磨腐蚀的油井中,冲程短、冲次高时,偏磨的部位相对较小,偏磨次数频繁,磨损较严重,破坏力大。 ②底部抽油杆弯曲的影响抽油杆弯曲产生于下 冲程。下冲程时,抽油杆主要受自身在液体中向下的重力和活塞下冲程时向上的阻力的作用,在两个方向力的平衡点(即中性点)以上抽油杆呈拉伸状态,中性点以下的抽油杆受压而弯曲,而与油管发生偏磨。 ③油管弯曲与抽油杆磨损抽油杆在上冲程时,游动凡尔关闭,活塞带动油管内介质上移。由于管内介质的重力、油管与管内介质和抽油杆的阻力作用,使抽油杆拉直,而油管在中性点以下产生弯曲,使管杆接触产生磨损。2.3.4 抽油管杆的腐蚀使偏磨加剧 腐蚀是一种广泛存在的电化学反应现象。地处滩海地区的油井受到腐蚀是必然存在.在有杆泵的原油生产中,抽油杆在生产过程中起着举足轻重的作用,抽油杆一旦出现问题,油井的正常生产将无法进行。而抽油杆所处的介质环境决定了它受腐蚀伤害的严重程度。曲堤油田的曲104区块抽油井介质环境属于“高矿化度、高含水”和细菌等腐蚀介质的恶劣环境。因此,腐蚀产生甚至相当严重就是十分必然的事情。2.3.5 产出液性质的变化 随着开发时间的延长,产出液综合含水逐年上升,偏磨腐蚀的程度逐渐增大。原因在于:随着油田相继进入高含水开采期,当油井含水大于74.02%时产出液换相,由油包水型转换为水包油型,管杆表面失去了原油的保护,产出水直接接触金属,腐蚀速度增大。润滑剂由原油变为产出水,失去原油润滑作用,井液含水增加的同时,比重也在增加,同时管杆接触面的润滑系数也在大幅度地降低,上行载荷明显增加,下行阻力无形加大,在增加抽油机驴头载荷的同时,也加剧了抽油杆的受力状况和变形程度,油管内壁和抽油杆磨损速度加快,偏磨加剧。致使管杆接触摩擦偏磨损伤与开采初期和低含水期相比越来越严重。2.3.6 含砂影响 在高的含砂量环境中,管杆之间存在砂粒的研磨作用,可加快偏磨的发生。2.3.7 管柱结构 油井管柱结构根据尾管是否固定可分为光油管管柱和尾部锚定管柱,有些油井在油砂管防砂中采用了Y211封隔器,如Q9-26、Q9-35等井,防止封隔器解封,将完井尾管直接插入封隔器鱼顶上,若压力超过某一额定值时,管柱中性点在泵以上,即中性点以下油管产生弯曲,在活塞往复运动,但在游动凡尔关闭,固定凡尔打开时,油管向上运动发生螺旋弯曲,会引起抽油杆接箍与油管内壁的摩擦。造成管杆偏磨。根据抽油杆受力分析,抽油杆柱载荷、液柱载荷及惯性载荷是构成悬点载荷的三项基本载荷。
在低沉没度井内,由于泵的充满程度差,会发生柱塞与泵内液面的撞击,将产生较大冲击载荷。初变形期:从上冲程开始到液柱载荷加载完毕的过程。初变形期之后,抽油杆柱带着活塞随悬点做变速运动。在此过程中,除了液柱和抽油杆柱产生的静载荷之外,还会在抽油杆柱上引起动载荷。 光油管管柱(油管下端未固定)初变形期末柱塞对悬点的相对运动速度将小于悬点运动速度。 锚定管柱(油管下端固定)
初变形期末柱塞对悬点的相对运动速度等于悬点运动速度.
