抽油機(jī)井不合理沉沒度治理對(duì)策分析

陳宏艷　（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

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抽油機(jī)井不合理沉沒度治理對(duì)策分析

陳宏艷（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

由于地層條件、生產(chǎn)參數(shù)、和管理狀態(tài)等因素影響，每口井的沉沒度都不一樣，而過高或者過低的沉沒度會(huì)對(duì)油井的生產(chǎn)帶來不同程度的影響。針對(duì)部分抽油機(jī)井沉沒度不合理的現(xiàn)狀，探索不合理沉沒度對(duì)抽油機(jī)管桿載荷、生產(chǎn)壓差、泵效的影響，并結(jié)合抽油機(jī)井在日常生產(chǎn)中的實(shí)際情況，對(duì)抽油機(jī)井不合理沉沒度的治理措施進(jìn)行了探討。通過加強(qiáng)管理和及時(shí)分析調(diào)整，可以使井保持在相對(duì)合理沉沒度條件下生產(chǎn)，發(fā)揮油井的最佳效益，達(dá)到油田合理開發(fā)的目標(biāo)，對(duì)今后抽油機(jī)井不合理沉沒度的調(diào)整具有指導(dǎo)意義。

沉沒度；泵效；調(diào)參

在抽油機(jī)井生產(chǎn)管理與工況分析過程中，抽油泵的沉沒壓力及其所對(duì)應(yīng)的沉沒度是有桿抽油設(shè)備工作優(yōu)劣的重要指標(biāo)。合理的沉沒壓力要求能夠克服泵吸入口流動(dòng)阻力，減少氣體對(duì)泵效的影響，使下泵深度合理，以降低抽油桿柱和油管柱彈性伸縮引起的沖程損失對(duì)泵效的影響。沉沒壓力影響油井產(chǎn)量和井底流壓，確定抽油泵合理的沉沒度，是油井生產(chǎn)中的重要問題之一。

1　影響因素

1.1抽油機(jī)井管及桿

1）沖擊載荷。如果油井的沉沒度低，泵在供液不足的狀況下抽汲，在下沖程時(shí)，柱塞與液面產(chǎn)生的液擊，會(huì)對(duì)泵產(chǎn)生較大的沖擊力。造成管柱失穩(wěn)變形，抽油桿和油管之間接觸摩擦造成的桿管偏磨。

2）摩擦載荷。在低沉沒度的狀態(tài)下油井連續(xù)工作，結(jié)蠟比較嚴(yán)重。油井結(jié)蠟點(diǎn)一般在中上部，而在下沖程時(shí)，因活塞受泵內(nèi)液體的摩阻和上部桿柱在結(jié)蠟點(diǎn)的阻力作用而發(fā)生彎曲，使得彎曲轉(zhuǎn)矩值增大，加速了桿柱的螺旋扭曲。

1.2生產(chǎn)壓差

沉沒度太低，生產(chǎn)壓差就大，地層容易出砂；沉沒度偏低，當(dāng)泵來回抽汲時(shí)，液體產(chǎn)生渦流而使從地層出來的砂礫懸浮在泵底吸入口，容易被活塞抽到泵筒里而卡泵。

1.3泵效

對(duì)于一些套壓、沉沒度較低的井，當(dāng)井底流壓較低時(shí)，泵吸入口壓力較低，氣液比上升，泵筒內(nèi)的游離氣體增加，致使泵的充滿系數(shù)降低［1］，使泵效下降。單組分氣體在液體中的溶解度遵循以下定律。

式中：

R——單位體積液體中溶解的氣量，m3；

P——溶解壓力，MPa；

α——?dú)怏w溶解系數(shù)。

由于天然氣是多組分氣體的混合物，因此，在原油中溶解時(shí)，α不是一個(gè)常數(shù)，它隨壓力增加而不斷減小。當(dāng)達(dá)到某一值后，α保持不變，這一值就是飽和壓力。在飽和壓力以下時(shí)天然氣的溶解度與壓力成曲線關(guān)系，當(dāng)壓力達(dá)到飽和壓力以后，就呈直線關(guān)系，壓力越低原油中天然氣的溶解度隨壓力變化越大，隨著壓力的升高，溶解度隨壓力的變化越小，逐漸趨于常數(shù)。

沉沒度過高會(huì)對(duì)油田生產(chǎn)產(chǎn)能以及抽油機(jī)生產(chǎn)能耗帶來許多不利影響，一是導(dǎo)致沉沒壓力增大，使泵的充滿系數(shù)增加，從而引起抽油桿和油管的彈性形變以及泵的漏失量增加，降低泵的有效沖程和容積效率，導(dǎo)致抽油機(jī)綜合能耗增大；二是沉沒度過高導(dǎo)致井底流壓增大，生產(chǎn)壓差減小，影響油井產(chǎn)能。加劇油井層間、層內(nèi)矛盾。三是如果沉沒度過高，油井的流壓增大超過了合理界限時(shí)，相對(duì)一些薄差油層，由于滲透率低或者地層壓力低，會(huì)抑制該層不出液，使該井的產(chǎn)液層層間矛盾突出。而且，當(dāng)沉沒度超過合理界限后，油井的產(chǎn)量不再增加，系統(tǒng)效率下降。

2　治理措施

2.1沉沒度偏低井

1）調(diào)小參數(shù)是治理低沉沒度主要手段。抽油機(jī)沉沒度較低時(shí)，井底流動(dòng)壓力低，流飽壓差就大，由于氣體流度大于液體流度，將會(huì)使油層嚴(yán)重脫氣，在油井附近形成脫氣圈，脫氣圈內(nèi)原油黏度大幅上升，采液指數(shù)降低，從而嚴(yán)重影響原油最終采收率。為提高油井產(chǎn)量，井底應(yīng)保持一定的壓力，即流壓應(yīng)在其臨界壓力點(diǎn)以上。

對(duì)于受地層條件的限制，水井無法提高注水、油井供液能力小于產(chǎn)出能力的井，采取調(diào)小參數(shù)來緩解供排矛盾是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法。同時(shí)，抽油機(jī)在負(fù)荷計(jì)算公式中，動(dòng)載荷為

式中：P動(dòng)——?jiǎng)虞d荷，N；

W桿——桿柱在空氣中的質(zhì)量，kg；

S——沖程，m；

n——沖速，min-1。

由式（2）可見，動(dòng)載荷與沖速的平方成正比。沖速增加之后，動(dòng)載荷將按平方的規(guī)律增加，這會(huì)引起桿柱和地面設(shè)備的強(qiáng)烈震動(dòng)，容易造成損壞。因此，調(diào)小參數(shù)，還可使抽油機(jī)動(dòng)載荷變小，可有效延長(zhǎng)抽油泵使用壽命。

以A井為例，該井測(cè)試前沉沒度為26.08 m，2014年9月27日進(jìn)行調(diào)參，沖程由2.5 m調(diào)為2.1 m后，沉沒度恢復(fù)到204.81 m左右的合理狀態(tài)（表1）。

表1　A井調(diào)參前后效果對(duì)比

2）加強(qiáng)地面管理，合理控制套壓。當(dāng)采油井套壓較高時(shí)，對(duì)沉沒度會(huì)產(chǎn)生影響。針對(duì)套壓高的單井，要根據(jù)實(shí)際情況，找出導(dǎo)致套壓高的原因，積極采取對(duì)策降低套壓。生產(chǎn)中合理控制套管氣，減少氣體影響，提高泵效。采油隊(duì)在日常生產(chǎn)中主要采取定期放套管氣的策略，放套管氣在短期內(nèi)對(duì)采油井有一定效果，但由于實(shí)際生產(chǎn)中做不到對(duì)套壓的隨時(shí)監(jiān)測(cè)，而且該方法對(duì)改善低沉沒度并無明顯效果。因此，不能作為治理低沉沒度井的主要策略。

3）減小泵徑，降低抽汲能力。當(dāng)采油井泵徑較大，沖程、沖速均已最低，而長(zhǎng)期低沉沒度的井，可考慮換小泵，降低抽汲能力，使液面恢復(fù)合理。

4）增大連通水井注水能力。對(duì)于一些長(zhǎng)期低沉沒度井，可以考慮從連通水井出發(fā)。若注水層位連通性好，可進(jìn)行方案提水；若注水層位物性差，可考慮對(duì)水井進(jìn)行大修、酸化或壓裂。水井注水量增大，可顯著改善連通油井狀況，使沉沒度升高。

以B井為例，該井與水井C連通，水井大修提水前，油井長(zhǎng)期供液不足，2014年8月4日水井大修后進(jìn)行重配提水，由原來的日注0 m3調(diào)整為40 m3，調(diào)整后該井見效明顯（表2）。

表2　B井連通水井提水前后效果對(duì)比

5）對(duì)油層壓裂可使液面升高。當(dāng)?shù)貙幽承游挥捎跐B透率低或油層堵塞導(dǎo)致不出油，而該層又有較可觀的采油效果時(shí)，可考慮對(duì)油井進(jìn)行壓裂。油井壓裂后，可明顯提高供液能力，在提升產(chǎn)量的同時(shí)，也可使沉沒度升高。以D井為例，壓裂前沉沒度低，流壓低，導(dǎo)致油層脫氣，氣影響嚴(yán)重，泵效僅有22.28%。2014年7月5日，該油井進(jìn)行壓裂改造，壓裂后沉沒度上升到203.81 m，泵效提高到69.56%，措施改造效果明顯（表3）。

表3　D井壓裂前后效果對(duì)比

2.2沉沒度偏大井

1）調(diào)大參數(shù)降低沉沒度。當(dāng)油井沉沒度高時(shí)，井底流壓大，生產(chǎn)壓差小，易導(dǎo)致油層不出油現(xiàn)象的發(fā)生，治理高沉沒度井十分重要。抽油機(jī)調(diào)大參數(shù)時(shí)盡量不調(diào)沖速，在滿足產(chǎn)量要求的前提下，應(yīng)盡量調(diào)大沖程。采用長(zhǎng)沖程有以下優(yōu)點(diǎn)：沖程大可按比例地增加泵的排量，在井內(nèi)液流充足的條件下，可以降低動(dòng)液面以提高油井產(chǎn)量；沖程增加后，由于減少了防沖距與沖程的比值，因而減少了氣體的不良影響，可以提高抽油效率；活塞移動(dòng)速度快，對(duì)于已受到磨損的泵，可以減少液體的漏失量，延長(zhǎng)抽油泵的使用壽命。以E井為例，該井2014年7月9日調(diào)大沖程后，沉沒度持續(xù)下降，取得了明顯的效果（表4）。

表4　E調(diào)參前后效果對(duì)比

2）換大泵徑，增加抽汲能力。當(dāng)抽油機(jī)沖程、沖速均已最大，井口泵效好時(shí)，可考慮換大泵來降低液面。以F井為例，該井2014年8月31日換大泵（泵徑由44 mm換至57 mm）完井，換泵前后效果對(duì)比，見表5。

表5　F井換大泵前后效果對(duì)比

該井換泵后降參啟抽，不但沉沒度恢復(fù)到合理范圍，由于沖速降低，減少了動(dòng)載荷，也對(duì)泵況起到了保護(hù)作用。

3）檢泵處理。采油井在正常生產(chǎn)中，往往會(huì)因?yàn)楦鞣N原因?qū)е卤寐┦АU斷等，當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行檢泵作業(yè)，泵效變好后，沉沒度就會(huì)明顯下降。當(dāng)然，生產(chǎn)井要嚴(yán)格監(jiān)測(cè)電流變化，對(duì)于易結(jié)蠟、載荷變大的井，要及時(shí)打化清或加藥處理，若處理不及時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致泵漏失。

4）連通水井控水。對(duì)于一些高沉沒度井，若同時(shí)含水較高，可考慮通過對(duì)連通水井進(jìn)行方案控水的措施來降低沉沒度；若某些層位發(fā)生“指進(jìn)”現(xiàn)象，也可以進(jìn)行調(diào)剖。通過對(duì)連通水井的治理，可有效降低連通水井的沉沒度。以G井為例，該井與H水井連通，水井未調(diào)剖前，該井長(zhǎng)期高液面，2014年4月4日水井進(jìn)行方案控水（表6）。

表6　G井連通水井提水前后效果對(duì)比

5）通過堵水改善沉沒度。某些油井由于某些層位含水較高，而該井產(chǎn)液量又高，同時(shí)具有接替層，則該井可考慮進(jìn)行堵水。堵水后，可使油井在產(chǎn)油不受到大的影響的情況下，使產(chǎn)液、含水明顯下降，同時(shí)也可明顯降低該井沉沒度。

2.3治理效果

將沉沒度分為小于100 m、大于或等于100 m、小于或等于400 m、大于400 m共3個(gè)級(jí)別，分別統(tǒng)計(jì)采油一礦治理前后抽油機(jī)井沉沒度分布情況（圖1）。

圖1　治理前后不同沉沒度級(jí)別油井井?dāng)?shù)分布

通過各項(xiàng)治理，沉沒度合理區(qū)的井?dāng)?shù)由542口增加到604口，不合理區(qū)的井?dāng)?shù)，沉沒度治理工作取得了顯著效果。

3　結(jié)論

1）抽油機(jī)井保持合理的沉沒度是正常生產(chǎn)的重要保證，因此日常要對(duì)油井經(jīng)常跟蹤觀察。

2）調(diào)參是采油隊(duì)日常治理沉沒度的最主要手段。為避免對(duì)泵的損壞，調(diào)小參數(shù)要及時(shí)；調(diào)大參時(shí)，要遵循“長(zhǎng)沖程，低沖速”的原則，盡量減小動(dòng)載荷。

3）采油井生產(chǎn)情況復(fù)雜，對(duì)沉沒度不合理井，要綜合分析多方面因素，找出主要影響因素，制定最合理措施。

4）日常調(diào)整不要只以沉沒度為準(zhǔn)，要多加考慮其他指標(biāo)。

5）采油隊(duì)要完善對(duì)生產(chǎn)井的管理，定期放套管氣、及時(shí)監(jiān)測(cè)電流、打化清，保持泵效，對(duì)保持合理沉沒度也有很大幫助。

［1］路勇，李俠，黃耀達(dá).有桿泵合理沉沒度的確定［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2008（5）：103-105.

（編輯王古月）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.013

陳宏艷，工程師，2004年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)），從事機(jī)采管理工作，E-mail：hxiaodai@126.com，地址：大慶市第五采油廠，163513。

2015-12-09