高含水期油井泵效制約因素與提液增效對(duì)策

邱艷+張樂+楊青+王龍

摘 要：泵效是衡量抽油機(jī)井管理水平的重要指標(biāo)，有桿泵抽油系統(tǒng)在國內(nèi)外油田的應(yīng)用最為廣泛，但其泵效一般較低，偏磨程度、抽汲參數(shù)是否匹配、抽油泵沉沒壓力、舉升深度是否合理對(duì)泵效的影響相對(duì)較大。

關(guān)鍵詞：泵效；抽油機(jī)井；有桿泵；管理水平

隨著油田逐漸進(jìn)入開發(fā)后期，由于地層能量的不足，油田開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)入人工舉升階段。隨著近年來機(jī)械采油設(shè)備制造技術(shù)的迅猛發(fā)展舉升方式的種類日益增多，設(shè)備的適應(yīng)性也越來越強(qiáng)。其中：油井泵效是衡量抽油機(jī)井管理水平的重要指標(biāo)，有桿泵抽油系統(tǒng)在國內(nèi)外油田的應(yīng)用最為廣泛，但其泵效一般較低，偏磨程度、抽汲參數(shù)是否匹配、抽油泵沉沒壓力、舉升深度是否合理對(duì)泵效的影響相對(duì)較大。近年來隨著地層壓力的不斷下降，油田動(dòng)液面逐漸降低，泵掛深度小于1000m 的常規(guī)性的抽油機(jī)工藝技術(shù)，已不能滿足生產(chǎn)的要求。用加深泵掛、合理增大生產(chǎn)壓差的方法來提高單井產(chǎn)量是行之有效的方法。雖然泵掛加深后，使泵的沉沒度加大，可以提高泵的充滿系數(shù)，對(duì)增產(chǎn)有利。但綜合來看，泵掛加深后帶來的不利因素還是較多的。例如：管桿柱增長，使抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷增加，機(jī)器不堪重負(fù)；管桿柱增長，會(huì)使泵的沖程損失增加；管桿柱增長，液柱壓力加大，也會(huì)使柱塞與泵筒間隙處的漏失量加劇。上述因素都會(huì)使泵效降低，對(duì)增產(chǎn)不利。

1 沉沒度對(duì)有桿泵舉升井泵效影響研究

沉沒壓力的大小不僅影響著抽油泵的效率，而且還影響著油井產(chǎn)量與整個(gè)機(jī)采泵效，如何確定合理的沉沒壓力對(duì)提高抽油泵效來說是至關(guān)重要的，但是由于沉沒壓力與泵效、產(chǎn)量及泵效之間關(guān)系的復(fù)雜性，使得沉沒壓力的確定變得十分困難。抽油機(jī)泵效隨抽油泵的有效揚(yáng)程的增加而增加，對(duì)于泵掛深度一定的油井，若沉沒度大，產(chǎn)量增加，抽油泵有效揚(yáng)程降低；沉沒度小，有效揚(yáng)程雖然增大，但泵效降低，產(chǎn)量下降。因此，要想提高泵效，在滿足泵沉沒度壓力的條件下，盡量提高泵的有效揚(yáng)程，即降低液面。這個(gè)結(jié)果告訴我們，選擇合適的沉沒度非常重要。合理沉沒度要根據(jù)各區(qū)塊的含水、氣液比、泵充滿系數(shù)等因素通過研究或結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來確定。 就油田而言，根據(jù)近幾年來的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和軟件分析，在不明確合理沉沒度的情況下，對(duì)于大部分注水見效井，沉沒度在 400～500m 就比較合適。對(duì)于高氣液比井沉沒度選 700～800m 比較合適。在合理沉沒度下，抽油泵的舉升效率較高，否則泵的舉升效率降低。

2 舉升深度對(duì)抽油機(jī)井泵效影響研究

舉升深度對(duì)不同泵徑的影響可通過軟件計(jì)算如下： 從圖中曲線為下入深度對(duì)φ38mm泵泵效的影響）可以看出，對(duì)于φ38mm的泵，隨著舉升深度的增加，泵效增大，泵效與舉升深度呈線性關(guān)系；從圖中第三條曲線為下入深度對(duì)φ57mm泵泵效的影響）可以看出，對(duì)于φ57mm的泵，在舉升深度小于2000m時(shí)，泵效隨著舉升深度增加而非線性關(guān)系增大，但在舉升深度大于2000m時(shí)，隨著舉升深度的增加，泵效卻呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖1 下入深度對(duì)φ38mm泵泵效的影響

圖2 下入深度對(duì)φ57mm泵泵效的影響

3加深泵掛、提高泵效、延長檢泵周期對(duì)策

針對(duì)深抽井如何加深泵掛、提高泵效、延長檢泵周期等一系列問題。采用高強(qiáng)度抽油桿，成功地將泵下到2500m，并且研制出了適合油田深抽生產(chǎn)的雙泵筒深抽泵。雙泵筒深抽型抽油泵就是在常規(guī)泵的工作泵筒上、下接箍之間加載一個(gè)外泵筒，而工作泵筒僅靠底部固定于外泵筒內(nèi)，這樣就避免了工作泵筒因受外力而發(fā)生的縮徑或彎曲變形，從而實(shí)現(xiàn)深抽效應(yīng)。

（1）超高強(qiáng)度抽油桿。隨著油田后期開發(fā)，由于油田斷塊的復(fù)雜性，受注水狀況影響地層能量?jī)蓸O分化嚴(yán)重，目前油田應(yīng)用抽油桿多為 D 級(jí)桿，受桿強(qiáng)度限度，對(duì)高液面和低液面井進(jìn)行有效提液強(qiáng)度有限。引進(jìn)了 HY 超高強(qiáng)度抽油桿，并在偏磨嚴(yán)重井防偏、大泵強(qiáng)采、深抽提液方面應(yīng)用獲得成功。 HY 超高強(qiáng)度抽油桿與一般 D 級(jí)桿相比較具有更高的抗拉強(qiáng)度（980～1200Mpa）和更高的表面硬度（HRC42-58），強(qiáng)度比同規(guī)格的 D 級(jí)桿提高 25～30%。同時(shí)具有彈性好、抗彎、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，通過應(yīng)力計(jì)算相同桿級(jí)組合同泵徑泵掛下入深度大大增加，小規(guī)格的超高強(qiáng)度抽油桿可以代替大規(guī)格的 D 級(jí)桿使用，可以較好滿足大泵強(qiáng)采、深抽提液需求。 應(yīng)用全部為 7/8″+3/4″兩級(jí)桿組合，平均單井日增液 8.9t/d，日增油 0.7t/d，平均泵效提高 17.4%，平均載荷下降 11.4/11.1KN，平均電流下降 9A。（2））雙泵筒深抽泵。①雙泵筒深抽型抽油泵主要由工作泵筒、外泵筒、導(dǎo)引接箍、上下接箍總成、柱塞總成、固定凡爾總成等組成，該系列泵最大外徑為φ89mm。②工作原理。雙泵筒深抽型抽油泵抽汲原理和常規(guī)泵抽汲原理相同。 當(dāng)柱塞在拉桿作用下下行至泵筒口部時(shí)，應(yīng)放慢下行速度，使柱塞下部凡爾總成順利通過泵筒上部接箍、導(dǎo)引接箍至工作泵筒內(nèi)。 a、下沖程：當(dāng)柱塞在拉桿作用下繼續(xù)下行時(shí)，泵下端的固定凡爾閥副關(guān)閉，柱塞的游動(dòng)凡爾閥副開啟，油液順柱塞內(nèi)腔上行至泵筒腔內(nèi)。 b、上沖程：當(dāng)柱塞在拉桿作用力下上行時(shí)，泵下端的固定凡爾閥副開啟，柱塞的上、下游動(dòng)凡爾閥副關(guān)閉，油液在柱塞抽吸力作用下，從固定凡爾進(jìn)入到泵筒內(nèi)。 c、出油過程：進(jìn)到泵筒內(nèi)的油液，在柱塞下行時(shí)通過柱塞內(nèi)腔到達(dá)泵筒上腔，柱塞上行時(shí)帶動(dòng)油液上行直至油管內(nèi)，整個(gè)抽汲過程完成。

4 結(jié)束語

隨著抽油機(jī)井井?dāng)?shù)增加，以及提高抽油機(jī)效率，依靠?jī)?yōu)化工藝配套來穩(wěn)產(chǎn)就顯得尤為重要，對(duì)已經(jīng)實(shí)施轉(zhuǎn)抽油機(jī)采油的井位和油田原有抽油機(jī)井的配套工藝進(jìn)行分析，然后針對(duì)不同的井分類研究提液最佳配套工藝組合。

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