抽油井合理沉沒(méi)度相關(guān)性研究與優(yōu)化調(diào)整措施

張連煜

[摘 要]抽油機(jī)井生產(chǎn)管理與工況分析過(guò)程中，沉沒(méi)壓力和與其對(duì)應(yīng)的沉沒(méi)度是有桿抽油設(shè)備工作優(yōu)劣的重要指標(biāo)，有必要開(kāi)展合理沉沒(méi)度研究并對(duì)其進(jìn)行分析調(diào)控，確保油井在最佳狀態(tài)下生產(chǎn)。（1） 抽油機(jī)井泵效隨沉沒(méi)度變化符合三次多項(xiàng)式的曲線形態(tài)， 不同含水率井取得最佳泵效所需沉沒(méi)度的區(qū)間有所不同。（2） 系統(tǒng)效率隨沉沒(méi)度增加先升后降， 最高系統(tǒng)效率出現(xiàn)在沉沒(méi)度為150～ 300 m 的區(qū)間。（3） 沉沒(méi)度小于200 m 時(shí)， 偏磨、脫節(jié)器壞和桿斷等檢泵機(jī)率增加， 作業(yè)費(fèi)用增加； 當(dāng)沉沒(méi)度偏低時(shí)， 溫場(chǎng)下移， 結(jié)蠟點(diǎn)下移， 影響熱洗效果； 而沉沒(méi)度大于350m 時(shí)， 系統(tǒng)效率偏低， 機(jī)采能耗增加， 同時(shí)流壓增加， 不利于低壓低滲透油層出液。整體來(lái)說(shuō)，200～ 350 m 的抽油機(jī)井沉沒(méi)度可以滿足目前油田開(kāi)發(fā)速度及經(jīng)濟(jì)能耗的需求。

[關(guān)鍵詞]抽油機(jī)井；生產(chǎn)管理；合理沉沒(méi)度；工況分析；泵效；系統(tǒng)效率

中圖分類號(hào)：TM713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）12-0060-01

沉沒(méi)度是取得理想泵效、系統(tǒng)能耗及工具使用壽命的重要約束參數(shù)。抽油機(jī)井沉沒(méi)度過(guò)低，泵在供液不足狀況下抽汲，會(huì)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，導(dǎo)致額外的沖擊載荷，桿管交變載荷增大；同時(shí)原油脫氣，粘度增大，容易結(jié)蠟；沉沒(méi)度低，油套環(huán)形空間內(nèi)的液體少，對(duì)油管的徑向束縛力小，油管的徑向擺動(dòng)就會(huì)相對(duì)劇烈，容易引起桿管偏磨、斷脫。沉沒(méi)度過(guò)高，流壓增大，會(huì)抑制相對(duì)薄差低滲透率油層出液，層間矛盾突出。因此，有必要分析、確定抽油機(jī)井的合理沉沒(méi)度范圍。本文利用曲線擬合法找出沉沒(méi)度與泵效、系統(tǒng)效率的相互關(guān)系，結(jié)合檢泵率，最終確立抽油機(jī)井沉沒(méi)度的合理范圍，為油田生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

1 沉沒(méi)度與泵效關(guān)系

選取77口抽油機(jī)井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用曲線擬合法繪制該區(qū)塊抽油機(jī)井沉沒(méi)度與泵效關(guān)系曲線。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，泵效與沉沒(méi)度的關(guān)系曲線符合三次多項(xiàng)式的曲線形態(tài)，其曲線擬合方程為：

式中：η-抽油泵泵效，%；h-沉沒(méi)度，m；m；a、b、c、d-擬合系數(shù)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在相同的沉沒(méi)度下，泵效隨含水的變化而變化。因此，根據(jù)油井產(chǎn)出液含水的不同進(jìn)行分類，分別對(duì)含水小于70%、70%～80%、80%～90%以及大于90%的井進(jìn)行擬合計(jì)算，見(jiàn)表1。

從擬合結(jié)果可以看出，沉沒(méi)度相同時(shí)，含水越高，泵效越高。當(dāng)含水大于90%時(shí)，最佳泵效所需沉沒(méi)度為100～350m；當(dāng)含水在80%～90%時(shí)，最佳泵效所需沉沒(méi)度為150～400m；當(dāng)含水小于80%時(shí)，最佳泵效所需沉沒(méi)度為150～350m。

2 沉沒(méi)度與系統(tǒng)效率關(guān)系

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是油田生產(chǎn)的綜合能耗指標(biāo)。系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是選擇機(jī)、桿、泵的合理運(yùn)行參數(shù)，從而使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。有桿抽油系統(tǒng)效率可表示為：

式中：P1-輸入功率；ΔP1-有效功率；ΔP-損失功率。有效功率為系統(tǒng)在舉升產(chǎn)出液過(guò)程中消耗的功率，可表示為：

有桿抽油系統(tǒng)井下工具損失功率主要為管柱水力損失，抽油桿摩擦和彈性變形損失，抽油泵機(jī)械、容積、水力損失。這三項(xiàng)功率損失集中地體現(xiàn)在泵效這一環(huán)節(jié)上，而沉沒(méi)度是實(shí)現(xiàn)理想泵效、系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵所在。為找出系統(tǒng)效率與沉沒(méi)度的線性關(guān)系，對(duì)抽油機(jī)井能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分段統(tǒng)計(jì)，以沉沒(méi)度50m為單位，作沉沒(méi)度與系統(tǒng)效率、噸液百米耗電量關(guān)系曲線。由圖可見(jiàn)，當(dāng)沉沒(méi)度小于150m時(shí)，系統(tǒng)效率隨沉沒(méi)度增加而增加；沉沒(méi)度大于150m時(shí)，系統(tǒng)效率隨沉沒(méi)度增加而降低。最高系統(tǒng)效率出現(xiàn)在沉沒(méi)度為150～300m的區(qū)間。噸液百米耗電隨沉沒(méi)度增加整體呈上升趨勢(shì)，最低耗電出現(xiàn)在沉沒(méi)度為100～250m的區(qū)間。

3 沉沒(méi)度與套管內(nèi)井溫變化關(guān)系

東營(yíng)地區(qū)井溫梯度差異不大，但在生產(chǎn)過(guò)程中，隨沉沒(méi)度的不同測(cè)出的井溫差異卻很大。挑選典型井作出不同深度井溫統(tǒng)計(jì)表以說(shuō)明問(wèn)題?？梢钥闯?，不同井套管溫場(chǎng)雖然基本相同，但由于沉沒(méi)度、油套環(huán)形空間內(nèi)井液多少以及生產(chǎn)舉升過(guò)程中散失熱量的不同，會(huì)出現(xiàn)不同的生產(chǎn)井溫。其整體趨勢(shì)為：液面淺的井，溫場(chǎng)上移；液面深的井，溫場(chǎng)下移，而溫場(chǎng)的變化直接決定了生產(chǎn)井結(jié)蠟深度的變化，即低沉沒(méi)度井結(jié)蠟深度下移，導(dǎo)致熱洗液沿程損失熱能增加，從而在一定程度上制約著抽油機(jī)井熱洗效果。

4 沉沒(méi)度與檢泵周期的關(guān)系

抽油機(jī)井在低沉沒(méi)度條件下生產(chǎn)，舉升高度增加，因供液不足而產(chǎn)生液擊，加劇抽油桿柱振動(dòng)，降低抽油機(jī)懸點(diǎn)最小載荷，加大交變載荷，從而減少抽油桿柱的軸向分布力與桿管產(chǎn)生偏磨的臨界軸向壓力而導(dǎo)致桿管偏磨；同時(shí)因井下供液不足導(dǎo)致抽油桿卸載時(shí)間延長(zhǎng)，容易引發(fā)桿斷和脫接器壞，最終導(dǎo)致檢泵率的上升。統(tǒng)計(jì)檢泵井的沉沒(méi)度及檢泵原因，可以看到：主要檢泵原因是偏磨、脫接器壞和桿斷，占總井?dāng)?shù)的67.24%；所有檢泵井中20m以下低沉沒(méi)度檢泵井占總井?dāng)?shù)的77.0%。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看：隨沉沒(méi)度的降低，檢泵率上升。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊勇楠.抽油機(jī)井沉沒(méi)度與能耗關(guān)系的研究和試驗(yàn)[J].石油石化節(jié)能.2012（05）.

[2] 吳濟(jì)軒.高含水后期不同井網(wǎng)下合理沉沒(méi)度的確定[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2011（07）.