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超高分子聚乙烯内衬油管在胡庆油田的应用

发表时间：2021/6/10 来源：《中国科技信息》2021年7月作者：吕幸幸

[导读] 超高分子聚乙烯内衬油管是采用专门技术在钢制普通油管内内衬一层特种超高分子聚乙烯耐磨管材，使衬管与油管紧贴在一起，形成“管中管”结构。内衬油管的应用可有效治理抽油机井生产管柱的偏磨现象，延长油管和抽油杆的使用寿命；同时减轻了抽油机的悬点载荷，又有利于系统效率的提高。

河南濮阳中原油田濮东采油厂吕幸幸 457001

摘要:超高分子聚乙烯内衬油管是采用专门技术在钢制普通油管内内衬一层特种超高分子聚乙烯耐磨管材，使衬管与油管紧贴在一起，形成“管中管”结构。内衬油管的应用可有效治理抽油机井生产管柱的偏磨现象，延长油管和抽油杆的使用寿命；同时减轻了抽油机的悬点载荷，又有利于系统效率的提高。
关键词：内衬油管；抽油杆；使用寿命；免修期；系统效率
        一、超高分子聚乙烯内衬油管技术简介
        超高分子聚乙烯内衬油管（下文简称“内衬油管）是采用专门技术在钢制普通油管内内衬一层特种超高分子聚乙烯耐磨管材，使衬管与油管紧贴在一起，形成“管中管”结构。与金属管材相比，内衬油管具有质量轻、耐腐蚀、耐磨损、不生锈、导热系数低、摩擦系数低、绝缘性能好、自洁性强、流体阻力小等优点。该技术不需改变现行的采油工艺和作业技术，不需要特殊的作业工具，简易可靠。国内油田使用的内衬管材料主要为HDPE/EXPE和UHMWPE二种：HDPE衬管适应井下温度为75~80℃的油井，EXPE衬管是在HDPE基础上，添加提高耐温性能的添加剂制成，其耐温性能有所提高；UHMWPE衬管适应油井温度为110℃，满足一般油井需要，而耐磨等综合性能优于HDPE/EXPE衬管，韧性更好，强度更高，它既可以使用新油管，也可以使用修复后的旧油管。
        二、内衬油管在胡庆油田的应用情况
        1、近年来内衬油管加工及进购情况
        2010年下半年中石化中原油田分公司胡庆油田试验性加工内衬油管500根（新管100根、修复管302根、二级修复管98根），分别下入胡39-13、庆25-11、胡7-205、胡5-114、胡90-2等5口井，取得一定效果。在2011年以后陆续推广应用，其中，2011年加工520根、2012年加工1000根、2013年加工550根，均为修复油管加工UMHDPE内衬管；2014年中原油田分公司物资供应处组织进购新HDPE内衬管1773根。
        2、内衬油管下井使用情况
        截止2017年，胡庆油管共使用内衬油管60口井（胡12-139、胡5-48两口井起出后未发现问题，再次下井使用），其中油井56口，水井4口。56口油井免修期使用后延长的34口（含上增产措施起出16口），平均单井免修期延长268天；油井免修期缩短19口，其中因上增产措施起出12口，5口因生产管柱原因检泵起出；水井回采及老井利用5口无可比性。
内衬管入井使用60口井，主要有两种情况：一是利用油管站修复的普通油管加工内衬油管2570根，二是油管站对现场回收的内衬油管进行检查、清洗、试压二次利用2201根。
        3、HDPE\EXPE内衬油管与UHMWPE内衬油管使用效果对比
        2012年下井使用的修复油管加工UHMWPE内衬油管，与2013年进购的新HDPE内衬油管从延长油水井免修期效果、配套使用及加工工艺对比如下：
        （1）免修期对比： UHMWPE内衬油管最长延长免修期322天（新胡5-29井），HDPE\EXPE内衬油管最长延长免修期319天（胡5-48井），基本持平；2012年胡12-36、胡90-4、新胡5-29 、庆侧18 、胡5-75、胡12-29、庆25-8等7口井使用UHMWPE内衬油管平均延长免修期198天，2013年胡19-28、胡5-162、胡5-48等3口井HDPE\EXPE内衬油管205天，基本持平，结论：井筒条件在相同或相近，井下温度低于80℃的环境下，两种内衬油管使用效果基本相同。
        （2）耐温效果对比：刘20-8井泵挂深度2400米，井下温度大于80℃时HDPE\EXPE内衬油管软化，缠绕到抽油杆上发生卡井；由于UHMWPE内衬油管耐温性能高，油管站对回收的UHMWPE内衬油管进行检查、清洗、试压可以二次利用。
        （3）工艺配套对比：HDPE\EXPE内衬油管由于耐温低在井下易发生软化，与抽油杆摩擦时脱出油管本体，因此下入管段两端需配套专用的压紧接头；由于UHMWPE内衬油管单根油管两端采用了特殊的包边工艺，无需任何配套，与普通油管下井方式相同。
        三、典型井内衬油管使用前后产状对比
        1、内衬油管使用情况
        2011年利用Φ73mm加厚修复油管加工内补管520根，用于胡5-195、胡39-14、胡2-71、胡2-11、胡12-36、庆6-7、胡7-107等7口偏磨较为严重的抽油机井，取得了较好的效果，内衬油管单井使用情况详见表1。

2、2011年内衬油管使用效果

        胡5-195、胡39-14、胡2-71、胡2-11、胡12-36、庆6-7、胡7-107等7口下入前平均单井日产液11.4方，日产油0.7吨，含水92.9%，抽油机上行电流32.9A，下行电流33.7A；下入内衬管后日产液17.4方，日产油1.0吨，含水91.4%，抽油机上行电流30A，下电流30A；7口井内衬管下井前后对比平均日产液提高了6方，日产油增加0.43吨，抽油机上行电流下降了2.86A，抽油机下行电流下降了3.71A，取得了一定的增产效果，抽油机系统效率显著提高，使用效果详见表2。
        四、存在问题
        1、直径大于∮50毫米的抽油泵，∮73mm内衬油管需要下脱接器才能入井使用
        2、井筒温度过高的井不适宜下内衬油管，如刘20-8井HDPE内衬油管下在泵上，井内高温导致内衬层软化，缠绕在抽油杆上造成卡泵。
        五、结论
        1、UHMWPE内衬材料与钢的滑动摩擦系数是0.16-0.23，比钢对钢的摩擦系数降低了1/2。抽油机井的偏磨现象是由于井身结构产生的井斜和井筒弯曲，以及生产管柱的受力运动发生弹性伸缩引起的，多发生于中下部∮22mm和∮19mm上。因此∮73mm内衬油管下入∮22mm和∮19mm偏磨的对应位置后，可有效治理抽油机井生产管柱的偏磨现象，延长油管和抽油杆的使用寿命。
        2、下入UHMWPE内衬油管后，与之相对应部位的抽油杆可以不使用抽油杆扶正器，这样既可以解决油井的偏磨问题，又减少了抽油杆柱的下行阻力。抽油井光杆负荷、抽油杆柱底部最小应力均有显著的降低，而且光杆最大负荷与最小负荷差也有了显著的降低，抽油杆柱底部最小应力的减小，使得抽油杆因受压而弯曲的可能性减少，从而减少了因失稳磨损现象的发生。既减轻了抽油机的悬点载荷，又有利于系统效率的提高。
        3、目前，胡庆油田的抽油井泵径尺寸多为∮44mm，使用∮73mm油管进行内衬UHMWPE管后，其内通径由∮62mm变为∮55mm，可以满足大多数抽油机井的需要。
        4、通过现场入井使用情况来看，UHMWPE内衬油管的耐温性能和抗磨性能，较HDPE/EXPE内衬油管更高，更适宜用于胡庆油田的抽油机生产井。