示功圖變化規(guī)律在油井工況分析中的應(yīng)用

白建平

摘要：隨著油田開發(fā)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，有桿泵發(fā)揮著越來越重要的作用。保持油井高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)使抽油泵工況處于最佳狀態(tài)，使機(jī)桿泵及地面設(shè)備協(xié)調(diào)、高效，發(fā)揮功圖的提示、監(jiān)督、挖潛油井作用，必須正確使用功圖這一工具。正確分析診斷功圖結(jié)果為油井正常生產(chǎn)提供可靠依據(jù)十分重要。

關(guān)鍵詞：油井;工況分析;示功圖;變化規(guī)律;案例分析

油田開發(fā)的最小單元就是采油井，每口采油井的生產(chǎn)是否正常，關(guān)系到油田開發(fā)與生產(chǎn)的效果，如果采油井一旦出現(xiàn)了故障，生產(chǎn)就要受到影響，其產(chǎn)量就會(huì)降低，某些動(dòng)態(tài)參數(shù)就會(huì)發(fā)生一定的變化，只要在監(jiān)測(cè)過程中及早地發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化，并加以分析、判斷，再根據(jù)具體故障采取具體措施才能使油井恢復(fù)正常生產(chǎn)。在動(dòng)態(tài)參數(shù)中，抽油機(jī)上、下行電流及示功圖是反應(yīng)油井工況異常最明顯、最快捷的動(dòng)態(tài)參數(shù)。通過分析示功圖，可以知道抽油機(jī)負(fù)荷的變化、泵的工作狀況，各項(xiàng)參數(shù)配合是否合理，是否受到砂、蠟、氣、水的影響，油層供液能力是否充足，抽油桿工作是否正常等，由示功圖及時(shí)診斷抽油井工作狀況，從而及時(shí)調(diào)整工作制度。重點(diǎn)介紹抽油機(jī)泵漏失、桿斷脫和桿卡等幾種常見情況。

1抽油機(jī)上、下行電流與示功圖變化特點(diǎn)

在生產(chǎn)過程中，通過所轄區(qū)塊油井動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，總結(jié)、歸納出抽油機(jī)上、下行電流、示功圖的變化規(guī)律，經(jīng)驗(yàn)證，利用這些動(dòng)態(tài)參數(shù)判斷油井工況具有良好效果。

2 應(yīng)用實(shí)例與效果

利用抽油機(jī)上下行電流、示功圖變化規(guī)律，對(duì)地面故障、井下故障等油井工況進(jìn)行判斷，及時(shí)采取措施恢復(fù)油井生產(chǎn)。

2.1 抽油機(jī)泵漏失判斷

2.1.1 泵漏原因分析

抽油泵正常生產(chǎn)時(shí)，上沖程，抽油桿帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞上游動(dòng)凡爾在油管內(nèi)液柱作用下而關(guān)閉，并排出活塞沖程一段液體。與此同時(shí)，泵筒內(nèi)壓力下降，在環(huán)形空間的液柱壓力作用下，固定凡爾打開，井內(nèi)液體進(jìn)入泵內(nèi)，占據(jù)活塞所讓出的空間;下沖程，抽油桿帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，泵筒液柱受壓縮，壓力增加，當(dāng)此壓力等于環(huán)空液柱壓力時(shí)，固定凡爾靠自重而關(guān)閉?；钊^續(xù)下行，泵內(nèi)壓力升高，當(dāng)泵內(nèi)壓力超過油管內(nèi)液柱壓力時(shí)，泵內(nèi)液柱即頂開游動(dòng)凡爾，并將載荷轉(zhuǎn)移到油管內(nèi)。泵漏失有三種情況：一是球座是否刺損或球磨損，二是凡爾球有雜物或其它硬物墊住，使球與球座密封不嚴(yán)，三是由于結(jié)蠟影響，使凡爾不工作。第一種情況只能通過作業(yè)處理，第二、三種情況可以通過熱洗處理，處理不好只能作業(yè)處理。處理和預(yù)防泵漏失對(duì)兩率的貢獻(xiàn)極大，在每年的檢泵作業(yè)井中也都存在著起出桿管泵無(wú)異常，說明在異常井診斷上有失誤，存在處理方法不到位情況。只有診斷準(zhǔn)確，才能為下步處理提供指導(dǎo)方法，因此提高異常井診斷的準(zhǔn)確率，對(duì)降低兩率起著相當(dāng)重要的作用，尤其是對(duì)泵漏失井的處理。

2.1.2利用功圖判斷漏失類型

由于抽油泵工作環(huán)境十分惡劣，機(jī)械磨損或井下液體的腐蝕都會(huì)導(dǎo)致抽油泵漏失、

失靈等故障，泵漏失可分為游動(dòng)凡爾漏失、固定凡爾漏失、雙凡爾漏失。（1）游動(dòng)凡爾漏。現(xiàn)象：量油產(chǎn)量下降、示功圖增載緩慢、液面上升、上電流比正常時(shí)小，下電流正常，憋壓時(shí)上沖程壓力上升緩慢。將驢頭停在上死點(diǎn)穩(wěn)壓，游動(dòng)凡爾漏失穩(wěn)不住。（2）固定凡爾漏。現(xiàn)象：量油產(chǎn)量下降、示功圖卸載緩慢、液面上升、上電流正常，下電流正常，憋壓時(shí)上沖程壓力上升，下沖程壓力下降，壓力憋得越高，上下沖程壓力變化越大，將驢頭停在下死點(diǎn)穩(wěn)壓，固定凡爾漏失穩(wěn)不住。（3）雙凡爾漏?，F(xiàn)象：量油產(chǎn)量下降，液面上升，增載卸載都很緩慢，圖形圓滑，漏失嚴(yán)重時(shí)的功圖與斷脫功圖相似，憋泵壓力上升，穩(wěn)壓穩(wěn)不住。

2.2抽油桿斷脫

2017年7月發(fā)現(xiàn)某井上、下行電流、示功圖有明顯改變，從曲線看上行電流突然下降，行電流突然上升，又查看示功圖，發(fā)現(xiàn)示功圖載荷明顯減小，圖形變窄，說明抽油井的井下負(fù)荷突然減小，從參數(shù)和圖形分析該異常為斷脫，經(jīng)過與巡井工人聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)查看證實(shí)為抽油桿斷脫。原因分析采油井正常生產(chǎn)時(shí)懸點(diǎn)的最大載荷主要由兩個(gè)方面構(gòu)成。一個(gè)是抽油桿自身重量，另一個(gè)是液體重量，當(dāng)抽油桿斷脫后，懸點(diǎn)的載荷只有斷點(diǎn)以上剩余桿的自重，當(dāng)然要比原來小，只是由于抽油桿與井筒中液體摩擦力的作用，才使上下載荷線不重合，摩擦力大上下載荷線之間的差就相對(duì)大一些，反之就小一些。當(dāng)抽油桿上行程時(shí)，由于井下一端負(fù)荷小，靠平衡塊就能將驢頭拉起，電機(jī)做功小，因此電流下降，下行時(shí)，由于井下負(fù)荷小，平衡塊要靠電機(jī)做功才能將它舉升上去，電機(jī)做功大，所以電流上升。斷脫的部位越靠上，抽油桿上部越輕，上行電流下降越多。

2.3皮帶斷

2017年5月發(fā)現(xiàn)某井上、下行電流明顯下降，從曲線上看，該井電流突然下降，與此同時(shí)溫度也隨之下降，綜合分析該異常為皮帶斷或油井偷停，經(jīng)采油站巡井人員現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證異常為皮帶斷。原因分析：當(dāng)抽油機(jī)皮帶斷后，電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，抽油泵停止工作，做功減少，所以電流下降，由于沒有液體抽出，溫度也隨之下降，油井偷停與皮帶斷特征相近，這些只是地面故障，不會(huì)影響示功圖的變化。

2.4井卡

2017年4月發(fā)現(xiàn)某井上、下行電流同時(shí)突然升高，又查看示功圖，發(fā)現(xiàn)示功圖明顯改變，從參數(shù)和圖形分析該異常為井卡，經(jīng)與巡井人員取得聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)查看核實(shí)為井卡。分析井卡后柱塞在泵筒無(wú)法移動(dòng)只有抽油桿的伸縮變形，上沖程中懸點(diǎn)載荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的抽油桿柱拉直，到達(dá)卡死點(diǎn)位置后，抽油桿柱因受拉而伸長(zhǎng)，懸點(diǎn)載荷大幅度增加，下沖程中先是恢復(fù)彈性變形，到卡死點(diǎn)后抽油桿柱被壓縮而發(fā)生彎曲，所以在卡死點(diǎn)的前后段示功圖會(huì)有兩個(gè)斜率段，由于柱塞被卡，導(dǎo)致抽油泵不能抽出液體。

2.5 供液不足

泵供液不足主要是泵筒中液體不能充滿，使游動(dòng)凡爾不能及時(shí)打開，造成這種情況的原因有多種，如地層能量下降，下泵深度不合理，出砂等。對(duì)于動(dòng)液面高，供液較好、出砂不嚴(yán)重的井突然減產(chǎn)時(shí)，需要考慮管串附件堵塞或固定凡爾被卡死。對(duì)于砂面掩蓋油層，污染嚴(yán)重的需要及時(shí)沖砂，解堵。泵效下降要及時(shí)根據(jù)液面變化調(diào)整工作制度，必要時(shí)加深泵掛，或換小泵。

3 ?結(jié)論與建議

（1）通過遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油井電流、載荷、示功圖等參數(shù)變化，可及時(shí)判斷油井生產(chǎn)情況，排除故障，實(shí)現(xiàn)降本增效。（2）在電流互感器發(fā)生損壞時(shí)，電流變化可造成假異?，F(xiàn)象，因此，要及時(shí)維護(hù)各個(gè)采集部件。（3）當(dāng)抽油井的電流、示功圖發(fā)生改變時(shí)，井下工況很可能發(fā)生了異常，單獨(dú)應(yīng)用上、下行電流或示功圖判斷油井工況還具有局限性，兩者應(yīng)結(jié)合判斷，有時(shí)同一現(xiàn)象可以由不同原因造成，應(yīng)綜合參考其他參數(shù)變化進(jìn)行判斷，才能使工況診斷更準(zhǔn)確。