抽油井泵效影響因素分析與提液增效對(duì)策研究

文/高鵬,石油開發(fā)中心有限公司

抽油井泵效影響因素分析與提液增效對(duì)策研究

文/高鵬,石油開發(fā)中心有限公司

抽油泵主要是由泵筒、柱塞、進(jìn)油閥（吸入閥或固定閥)、出油閥（排出閥或游動(dòng)閥）組成。 抽油機(jī)井的實(shí)際產(chǎn)液量與泵的理論排量的比值叫做泵效。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。提高抽油機(jī)井泵效是油井管理的一項(xiàng)重要工作，影響抽油機(jī)井泵效不同因素之間相互影響，因此通過某一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)因素對(duì)泵效的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)存在一定的局限性。為了科學(xué)地確定各個(gè)因素的主次關(guān)系，避免主觀隨意性帶來的偏差，采用主控因素分析法，對(duì)影響抽油機(jī)井泵效的眾多因素進(jìn)行分析并提出提高泵效措施。

產(chǎn)液量；理論排量；提高泵效；主控因素分析法

隨著油田的不斷開發(fā)，井筒流體日益復(fù)雜，據(jù)統(tǒng)計(jì)抽油泵的平均泵效為57.8%，針對(duì)生產(chǎn)中受砂、氣、高礦化度水等因素影響，抽油泵“泵效低、檢泵周期短”等質(zhì)量問題，如何根據(jù)采油廠的油藏和井筒條件合理配套生產(chǎn)參數(shù)，提高抽油機(jī)井泵效，減少能耗具有重要意義。在抽油井生產(chǎn)過程中，實(shí)際產(chǎn)量一般要比理論產(chǎn)量低，二者的比值叫泵效。

1 影響泵效的因素

影響抽油機(jī)井泵效的因素很多，從深井泵工作的3個(gè)基本環(huán)節(jié)（柱塞讓出體積，液體進(jìn)泵和從泵內(nèi)排出液體）來看，可歸結(jié)為以下4個(gè)方面：抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮，氣體和充不滿的影響，漏失影響和體積系數(shù)的影響。泵效的一般表達(dá)式可寫為：

式中：Sp—柱塞沖程，m；Sg—光桿沖程，m；β—進(jìn)入泵內(nèi)的液體體積與柱塞讓出的泵內(nèi)體

積之比，表示泵的充滿程度，無(wú)因次；Bl—泵內(nèi)液體的體積系數(shù)，無(wú)因次；Bo—泵內(nèi)油的體積系數(shù)，無(wú)因次；fw—含水率，無(wú)因次；q—柱塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的漏失量，m3/s；dp—泵柱塞直徑，m；S—沖程，m；n—沖次，min-1。結(jié)合油田的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)影響泵效的因素做了某些方面的分析和探討，得到影響泵效的因素主要包括：氣體、沉沒度、含水、深抽、流壓、井斜、原油性質(zhì)等。但是由于影響泵效的因素眾多，不同因素之間相互影響，通過少數(shù)幾個(gè)因素對(duì)泵效的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)存在一定的局限性。因此，通過主控因素分析法可以找到主要影響因素，提出有效提高泵效的措施。

2 主控因素分析法

主控因素分析法是將多個(gè)指標(biāo)化為少數(shù)互相無(wú)關(guān)的綜合指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)方法。它通過將原來指標(biāo)重新組合成一組新的互相無(wú)關(guān)的綜合指標(biāo)來代替原來指標(biāo)，同時(shí)根據(jù)需要從中取幾個(gè)較少的綜合指標(biāo)盡可能多地反映原來指標(biāo)的信息。通過主控因素分析能夠客觀地確定各指標(biāo)的權(quán)重，避免主觀隨意性帶來的偏差，對(duì)多指標(biāo)變量進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。本文采用主控因素分析法對(duì)影響泵效的因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以其為抽油機(jī)井的合理配套提供決策指導(dǎo)。圖1是綜合值F與實(shí)際油井泵效的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，綜合值F越大，表示指標(biāo)對(duì)降低泵效的影響越大。觀察泵效變化的趨勢(shì)線可見：隨著F值的降低，泵效增加。說明提取的主成分與實(shí)際油井的生產(chǎn)狀況能較好對(duì)應(yīng)，反映了影響抽油機(jī)井泵效的主要因素；同時(shí)泵效有一定的波動(dòng)，這是因?yàn)樗〉?個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率只有80.138%，還有一部分因素被舍棄了的緣故。按各個(gè)主成分和綜合值的得分進(jìn)行排序后，結(jié)合具體油井的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，可找出泵效低的主要原因，進(jìn)行有針對(duì)性的治理，提高綜合管理水平。

圖1 綜合值F與實(shí)際油井泵效的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

3 分析結(jié)果

（1）地層能量是影響泵效的最重要因素。根據(jù)具體油井的產(chǎn)能確定合適的泵深和泵徑，不僅能使產(chǎn)液量最大化，還能提高泵效。由于泵徑限制了抽油泵的最大排量和最大下泵深度，可配套多系列泵徑的抽油泵以適應(yīng)不同產(chǎn)液量的需求。過大的沉沒度不僅增加了桿管的投入，還增加了沖程損失和漏失的影響，從而降低了泵效和產(chǎn)量。（2）氣體對(duì)產(chǎn)能的影響是復(fù)雜的，對(duì)于含氣量較大、油層物性較好、埋深較淺的油藏，可實(shí)現(xiàn)連抽帶噴；但對(duì)于油層物性較差、埋深較大的油藏，氣體的影響是負(fù)面的，應(yīng)考慮防氣工藝。（3）原油黏度（原油密度）影響液體進(jìn)泵效率，當(dāng)原油黏度較大時(shí)應(yīng)考慮降粘工藝或使用抽稠泵，減少液體的進(jìn)泵阻力。（4）沉沒度、沖次、沖程以及氣油比影響泵的充滿程度，應(yīng)根據(jù)單井的具體情況選擇合適的生產(chǎn)參數(shù)。（5）井身軌跡、抽油機(jī)的平衡狀況對(duì)泵效也有很大影響。做好抽油機(jī)的調(diào)平衡工作，選擇合適的抽油泵，可提高泵效。

4 提高泵效對(duì)策

4.1 地層方面

1）對(duì)于注水開發(fā)的油田，加強(qiáng)注水，保持油層能量高，井中液面高，是保證油井高產(chǎn)量、高泵效生產(chǎn)的根本措施。井中液面高，沉沒壓力高，增大原油進(jìn)泵的動(dòng)力，另一方面沉沒壓力高于飽和壓力，可防止原油脫氣，減輕氣體影響，增大泵的充滿系數(shù)；2）采取有效的防砂和改造油層滲透性等措施，提高滲流面積，減輕砂粒對(duì)泵的磨損，減輕漏失的影響。

4.2 井筒方面

(1)選擇合理的工作方式。選擇抽汲參數(shù)組合的一般原則是：對(duì)于粘度不太大的常規(guī)抽油機(jī)井應(yīng)選用大沖程、小沖數(shù)和較小泵徑，這樣既可減小氣體影響，又可減小懸點(diǎn)的交變載荷；對(duì)于原油比較稠的井，一般選用大沖程、大泵經(jīng)、小沖數(shù)，減小原油經(jīng)過閥座孔的阻力和原油與桿柱與管柱之間的阻力；對(duì)于連噴帶抽的井，采用大沖程、大沖數(shù)、大泵經(jīng)，快速抽汲可增大對(duì)井的誘噴能力。（2）確定合理的下泵深度和合理的沉沒度能使ηλβ乘積最大的下泵深度和沉沒度，即合理的下泵深度和合理的沉沒度。（3）使用油管錨減小沖程損失。用油管錨或封隔器將油管下端固定，則可消除油管的彈性伸縮，減小沖程損失。深井中將油管下端錨定還可消除由于內(nèi)壓引起的油管螺旋彎曲，減小沖程損失。

4.3 設(shè)備方面和管理方面的措施

改善泵的結(jié)構(gòu)提高泵效：針對(duì)油井出砂、結(jié)蠟、油稠的特殊情況，研制特殊抽油泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵,用在含氣多的井中的環(huán)閥式防氣抽油泵,用在稠油井中的液壓反饋抽稠泵；改善泵的材料提高泵效。采用耐磨材料加工成的泵可減輕砂磨引起的漏失，采用耐腐蝕的材料加工的泵防止泵受腐蝕引起的漏失和破壞；加強(qiáng)檢泵作業(yè)質(zhì)量防止漏失。檢泵中下油管時(shí)按要求上緊絲扣，防止泵和泄油器等的連接部位漏失等。

[1]吳韞鵬，宋玉寶，李艷玲.對(duì)低流壓高泵效井的探討[J].油氣田地面工程，2006，25（10）