油井管杆磨蚀试验机的研制

　　1　有杆泵机采井的摩擦学分析

　　随着油田中后期开发的不断深入,综合含水逐年上升,加之多年的强注强采,所造成的井况进一步恶化,致使有杆泵机采井在工作过程中,抽油杆和油管之间存在着严重的偏磨腐蚀现象。抽油机井管杆偏磨主要是由两大类原因造成的,一是井斜套变,即钻井井眼弯曲或套管变形造成油管弯曲而导致杆管偏磨;二是管杆失稳弯曲、油管或抽油杆柱在较大的轴向压力作用下导致弯曲发生管杆偏磨。而油井产出液的高含水腐蚀作用,进一步加剧了偏磨的程度。目前,我国许多偏磨油井,井斜度小,基本上无套变影响,在大多数油井中,抽油杆柱偏磨主要是由下冲程时抽油杆柱上部受拉,而下部受压导致中和点处以下抽油杆柱产生正弦或螺旋屈曲变形,从而引起抽油杆与油管内壁之间形成接触,在抽油杆上下运动过程中,抽油杆弯曲段与油管内壁有相对往复运动,从而引起摩擦磨损现象的产生。而当柱塞阻尼力很大时,抽油杆螺旋屈曲也使得抽油杆与油管之间的接触压力增大,进一步加大了磨损速率。

　　2　腐蚀磨损实验机的现状和存在的问题

　　试验设备是科学研究的先决条件。近年来,随着现代生产和科学技术的发展,国内外学者在腐蚀磨损实验机的研制方面作了大量的工作。但目前仍很少有关于腐蚀磨损实验方面定性专用的商品实验设备[1]。关于冲刷、腐蚀磨损方面的试验机,国内外根据实际工况已研究出各种不同的有针对性的实验设备。管流实验装置是应用最广泛的一种实验设备,其主要是通过腐蚀流体在管道内的速度流动冲蚀试件而进行腐蚀磨损规律研究,装置组成包括贮液槽、循环泵、管线、控制阀、流量计、温控系统及测试系统等。管流实验能较好地模拟管道冲刷的实际工况,实验结果对管道防腐耐磨具有很强的实用价值。但整套系统占据空间很大,实验周期长,整套装置的费用和实验费用都很高,而且完全不能模拟存在机械摩擦磨损的实验工况。喷射式试验装置也是主要针对高速冲刷腐蚀流体对机械的破坏作用而研制的。它比管流式试验装置多了一套喷嘴系统。西安交通大学饶正昌等人用钻床改制成了旋转式腐蚀磨损试验装置。该装置设备简单、成本低、试验周期短,但因试样在旋转,电化学测试比较困难,模拟的工况更不能实现对机械摩擦磨损的模拟。郑玉贵等人在总结前人试验机的基础上,研制出一台电化学测试的冲刷腐蚀实验装置。该试验装置可测定动、静态电化学腐蚀速度及冲刷量和腐蚀量的交互作用。B·W·Madsen研制的与上述几种方法有很大差异的冲蚀磨损试验装置。试样固定于四周,用非金属齿轮搅动料液冲蚀磨损试样。此方法的优点是既可较好地模拟实际工况条件,又可十分容易完成电化学测试。可用于高流速下冲蚀磨损交互作用的研究。西安交大自行设计的三体腐蚀磨损试验机则能较好地模拟三体腐蚀磨损工况。但也不能实现固体机械摩擦磨损的同时模拟[2]。