塔河油田抽稠泵低泵效原因分析及治理對策

王磊磊 （中石化西北油田分公司塔河采油二廠，新疆 庫爾勒841604）

塔河油田位于新疆巴音郭楞蒙古自治州輪臺縣與庫車縣境內(nèi)，主力油藏為奧陶系碳酸鹽巖縫洞型油藏，平均井深6200m，原油密度0.6935～1.0724g/cm3、黏度大于300mPa·s、硫化氫質(zhì)量濃度150～20000mg/L，屬于典型的超稠油油藏，開采難度極大。隨著油田開發(fā)的不斷深入，地層能量逐漸下降，轉(zhuǎn)抽稠泵生產(chǎn)的油井日益增多，已成為塔河油田主要的采油工藝。由于油藏的特殊性和復(fù)雜性，機抽井生產(chǎn)過程中異常率較高，低泵效生產(chǎn)的情況便是其中之一，常用的正反洗井等處理方法基本無效，因此有必要對低泵效生產(chǎn)的機抽井進行分析，尋求提高抽稠泵泵效的方法。

1 抽稠泵的泵效

抽稠泵主要是由上泵筒、上柱塞、下泵筒、下柱塞組成，通過上下柱塞與泵體之間的環(huán)形腔體容積的變化形成低、高壓腔，使出油閥打開和關(guān)閉來實現(xiàn)原油抽汲。

抽稠泵的泵效采用油井日產(chǎn)液量與泵的理論排量的比值來表示：

式中：η為泵效，%；QL為油井實際產(chǎn)液量；m3/d；Qt為泵的理論排量，m3/d；ΔA為大小柱塞橫截面積之差，m2；S為沖程，m；N為沖次，min－1。泵效的高低反映了泵性能的好壞及抽油參數(shù)的選擇是否合適。

2 影響泵效的因素

2.1 沖程損失

塔河油田機抽井泵掛深，桿管承載大、拉伸較為嚴重。目前廣泛使用的深井泵為液壓反饋式抽稠泵（見圖1）和常規(guī)管式泵，抽汲過程中較易引起桿管柱拉伸，降低泵的有效沖程，從而降低泵效。

塔河油田深井泵抽汲過程中沖程的變化主要由兩方面原因引起：①液柱載荷交替在油管和抽油桿之間轉(zhuǎn)換，使桿柱和管柱發(fā)生交替的伸長和縮短引起的沖程變化；②柱塞運行至上下死點時由于慣性原因繼續(xù)運行引起的沖程變化?？紤]以上兩種因素，對塔河采油二廠深井泵采用下式[1]進行沖程損失的計算。

式中：SL為沖程損失，m；Dp為泵掛深度，m；ρ為井液密度，kg/m3；g 為重力加速度，9.8N/kg；Lf為動液面深度，m；Ap為油管截面積與抽油桿當量截面積之差，m2；E為鋼的彈性模量，N/m2；At為油管截面積，m2；Are為抽油桿當量截面積（依據(jù)平均泵掛與三級桿柱設(shè)計比例），m2；Wr為抽油桿在空氣中的重力，N。

塔河采油二廠機抽井參數(shù)如下：Dp＝2581m，ρ＝950kg/m3，Lf＝962m，Ap＝4.141mD，E＝2.12×1011N/m2，At＝1.671mD，Are＝0.393mD，Wr＝82937.4N，S ＝4.6m，N ＝3.2次/min。采用式（3）計算得到?jīng)_程損失為1.387m，影響泵效30.2%（1.387m/4.6m）。

由式（3）可以看出液面Lf與沖程損失成正比，液面越深沖程損失越大，泵效越低；液面越淺沖程損失越小，泵效越高。

2.2 供液不足

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油井供液變差，液面逐漸下降，機抽井的沉沒度下降。沉沒度的下降不僅降低了原油進泵的動力，而且導(dǎo)致泵入口的油流壓力接近泡點壓力，原油中伴生的天然氣雖未分離，但體積會發(fā)生膨脹，入泵后占據(jù)泵腔的體積相對增大；當油流采集至地面后，壓力下降，油氣分離，計量液量必然因氣體所占泵腔體積增大和地面油氣的分離而減小，最終降低泵效。

2.3 泵漏失

泵漏失會降低泵效，主要有以下三方面原因：

1）泵間隙設(shè)計的原因 常規(guī)抽稠泵間隙小，在稠油井中生產(chǎn)易出現(xiàn)光桿滯后、異物卡泵等異?，F(xiàn)象。塔河采油二廠目前在用的抽稠泵在常規(guī)抽稠泵的基礎(chǔ)上增加泵間隙至0.125mm，有效地降低了光桿滯后、卡泵等異常情況的發(fā)生；但同時大的泵間隙易發(fā)生漏失，特別是當?shù)貙赢a(chǎn)液含水較高時 （水的黏度遠小于油的黏度）更易發(fā)生漏失，降低泵效。

2）泵入井時間過長的原因 當機抽井生產(chǎn)時間較長時，柱塞與泵筒間長期磨損、高礦化度的地層水長期腐蝕都會使泵間隙增大，引起泵漏失，降低泵效。

3）供液不足的原因 抽稠泵抽汲過程中，油流舉升至井口時有一定的壓力，此時若地層能量弱，套壓低于油壓，甚至負套壓，則在泵間隙過大的情況下，油流會因柱塞上下之間壓差的原因隨泵間隙漏失，降低泵效。

2.4 油稠

塔河采油二廠超稠油區(qū)塊主要集中在10區(qū)、12區(qū)，目前廣泛使用的?70mm/?44mm、?56mm/?38mm液壓反饋式抽稠泵通過下柱塞進油，下柱塞的直徑限制了進油通道口徑的大小，稠油入泵需要較大的吸入壓力；下柱塞的長度決定了進油通道的長度，稠油進入泵體需要較長的距離。

圖1 液壓反饋式抽稠泵原理示意圖

由于原油黏度過高，稠油通過柱塞通道時易黏滯在柱塞內(nèi)壁，使得原本較小的孔徑變得更小，油流通過小孔徑的柱塞時需要克服的阻力增大，入泵井液減小，泵的腔體不能及時充滿，導(dǎo)致泵效降低。另外當稠油入泵時，柱塞上下行過程中固定凡爾和游動凡爾不能及時打開和關(guān)閉，也會降低泵效。

3 提高泵效的對策

由于泵效主要受原油物性、地層能量、沖程損失以及泵本身情況等方面因素影響，因此要提高泵效，必須從地層能量和采油工藝兩方面著手。

3.1 地層能量方面

1）供液不足的油井采用大型酸壓、酸化等方式溝通大的儲集體，提高油層的滲透率，保證原油持續(xù)不斷地進入井筒，從而提高原油入泵的動力，最終提高泵效。

2）注水替油井加強注水，維持較高液面，減小沖程損失的同時防止原油伴生氣膨脹后入泵，提高泵效。

3.2 采油工藝方面

1）供液不足的油井，采取合理的抽汲速度，維持一定的沉沒壓力，保證較高的泵效。

對塔河采油二廠近期測試動液面的40口油井統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：當沉沒度小于1000m時，泵效小于60%；沉沒度大于2000m時，泵效在60%～80%之間；沉沒度介于1000～2000m時，泵效大于80%，如圖2。因此對供液不足的油井，選擇合理的工作制度，維持較高的沉沒度，才能保證較高的泵效[2]。

2）對油稠、泵掛深的油井，加大摻稀量，采用長沖程、低沖次的工作制度生產(chǎn)，降低摩擦阻力和交變載荷，減小桿管彈性伸縮引起的沖程損失，提高泵效。

3）使用進油通道口徑大、進油通道短的抽稠泵，減小稠油入泵的阻力。

4）采用抗磨、抗腐蝕的抽稠泵，降低柱塞與泵筒因長期磨損和腐蝕引起泵間隙增大的速度。

圖2 塔河采油二廠抽稠泵井動液面與泵效關(guān)系圖

4 結(jié) 語

對于低泵效生產(chǎn)的機抽井，提高泵效需要解決地層供液和采油工藝兩方面的問題。相信通過儲層改造，加強注水；選擇合理的抽汲速度；使用高強度抽油桿，進油通道口徑大、進油通道短、抗磨抗腐蝕的抽稠泵；加強采油工藝管理和創(chuàng)新等措施，機抽井低泵效生產(chǎn)的問題一定能夠得到很好的解決。

[1]張琪 .采油工程原理與設(shè)計 [M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2000.134～138.

[2]陳德春，薛建全 .抽稠泵合理沉沒壓力的確定方法 [J].石油鉆采工藝，2003，25（5）：1～3.