不同含水油井合理沉沒(méi)壓力分析與提效對(duì)策

李偉　谷景華

摘 要：影響泵效四個(gè)方面中充滿程度是泵效的最主要影響因素，充滿程度的單因素敏感性分析表明沉沒(méi)壓力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潛力。近年來(lái)在老井產(chǎn)量不斷遞減，新井產(chǎn)量低的情況下，提高泵的充滿程度首先需要保證沉沒(méi)壓力合理。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整工作制度，在保證油井供采協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，抽油機(jī)井泵效指標(biāo)穩(wěn)中有升。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)井；充滿程度；泵效；含水級(jí)別；沉沒(méi)壓力

為進(jìn)一步挖潛提高抽油機(jī)井泵效的空間，深入剖析泵效主要影響因素，通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)給出了不同含水級(jí)別、不同沉沒(méi)壓力的泵效對(duì)標(biāo)管理圖版，不同桿柱組合、不同泵深等參數(shù)下防沖距調(diào)整與泵效的量化關(guān)系，為制定單井提高泵效具體措施提供了依據(jù)，為高效實(shí)施泵效綜合挖潛方案奠定了基礎(chǔ)。泵效上升8.7%。由于各油藏原油物性、泵深、生產(chǎn)參數(shù)、含水等差異較大。為了進(jìn)一步挖潛提高泵效潛力，需要深入剖析泵效主要影響因素，通過(guò)理論研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法明確油田泵效挖潛的量化標(biāo)準(zhǔn)，為制定單井提高泵效具體措施提供依據(jù)。

1 泵效影響因素分析

泵效理論計(jì)算公式如下：

從泵效理論計(jì)算公式可以看出，影響泵效的主要因素為活塞讓出體積過(guò)程的沖程損失η1，原油進(jìn)泵過(guò)程的充滿程度影響η2，泵內(nèi)排出原油過(guò)程的漏失影響η3，液體到達(dá)地面的脫氣影響η4 四個(gè)方面。為了確定影響泵效的四個(gè)方面中那個(gè)方面是主要影響因素，選取各油藏典型井進(jìn)行了計(jì)算。從計(jì)算結(jié)果可以看出，漏失、體積收縮系數(shù)對(duì)泵效影響不大，大部分井充滿程度在 0.5 以下，是影響泵效的最主要方面，其次是沖程損失。為了進(jìn)一步確定充滿程度的主要影響因素，選取單因素敏感性分析。當(dāng)活塞在下死點(diǎn)位置時(shí)，在泵的活塞下游動(dòng)閥與固定閥之間有一定的距離，即余隙容積。當(dāng)抽油泵入口端的壓力低于飽和壓力時(shí)，抽汲時(shí)氣、液兩相混合進(jìn)入泵筒內(nèi)，而氣體進(jìn)入泵筒內(nèi)占據(jù)一定的體積，必然減少進(jìn)入泵筒內(nèi)的液量使泵效降低。泵充滿程度對(duì)泵效影響計(jì)算公式如下：

式中：k 為余隙比，無(wú)量綱；R 為在泵吸入口處的壓力和溫度條件下的氣液體積比，m3/m3； Pc 為沉沒(méi)壓力，MPa；Go為地面氣油比，m3/m3；fw為含水率，%；a 為溶解系數(shù)，m3/（m3.MPa）； z 為天然氣壓縮因子，無(wú)量綱；T 為泵吸入口溫度，K；dc 為套管內(nèi)徑，mm；dt 為油管外徑，mm；從公式可以看出，泵充滿程度主要與抽油機(jī)井沉沒(méi)度、余隙比、地面氣油比有關(guān)，在其他參數(shù)不變的情況下，改變沉沒(méi)度、余隙比、地面氣油比單一因素，計(jì)算充滿程度影響η2。

從充滿程度的單因素敏感性分析可以得出，沉沒(méi)壓力、余隙比、氣油比均是泵充滿程度的敏感性因素。因此，在生產(chǎn)管理過(guò)程中需要精確調(diào)整沉沒(méi)壓力和余隙，減少進(jìn)泵氣量，提高泵充滿程度，提高泵效，進(jìn)而提高井筒舉升效率。

2 不同含水級(jí)別油井合理沉沒(méi)壓力的控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1 不同含水級(jí)別合理沉沒(méi)壓力理論分析

根據(jù)上述理論分析，沉沒(méi)壓力為泵效的最敏感性因素，也是泵效挖潛的最大潛力，由于溶解系數(shù)是沉沒(méi)壓力的函數(shù)，且單井含水不同溶解系數(shù)不同，因此不同含水級(jí)別、不同沉沒(méi)壓力下的泵效不同。由于原油物性、生產(chǎn)參數(shù)、含水等差異較大，為了確定油田不同含水級(jí)別下合理的沉沒(méi)壓力，將油井含水分為 10%、30%、50%、70%、90%五個(gè)級(jí)別，來(lái)研究沉沒(méi)壓力與泵效的關(guān)系變化規(guī)律。通過(guò)綜合的考慮油田油井原油物性參數(shù)的影響，選取多口有代表性油井計(jì)算不同含水狀態(tài)下沉沒(méi)壓力與泵效關(guān)系，通過(guò)疊加處理形成了油田不同含水級(jí)別下，沉沒(méi)壓力與泵效關(guān)系曲線圖。從上面關(guān)系圖版可以看出，隨著沉沒(méi)壓力的增加，泵效增加，同一含水級(jí)別下，當(dāng)沉沒(méi)壓力達(dá)到一定值時(shí)，泵效曲線上升趨勢(shì)逐漸變緩，達(dá)到極值。沉沒(méi)壓力相同時(shí)，含水越高，氣體影響越小，泵效越高。從不同含水級(jí)別泵效理論計(jì)算結(jié)果可看出，不同沉沒(méi)壓力下泵效有所不同，但同一含水級(jí)別達(dá)到最大泵效對(duì)應(yīng)的最佳沉沒(méi)壓力卻較為相似，為了方便現(xiàn)場(chǎng)管理不同含水級(jí)別對(duì)應(yīng)的合理沉沒(méi)壓力及泵效關(guān)系概括分類.

2.2 不同含水級(jí)別沉沒(méi)壓力與泵效關(guān)系現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為了驗(yàn)證不同含水級(jí)別沉沒(méi)壓力與泵效關(guān)系，在油田開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。含水級(jí)別分別為 10%、50%、80%，每個(gè)級(jí)別各 2 口井，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，含水小于 80%井泵效隨著沉沒(méi)壓力增加提高明顯，而含水大于 80%井泵效隨沉沒(méi)壓力增加變化不大。因此，根據(jù)合理流壓、不同含水級(jí)別的合理沉沒(méi)壓力，進(jìn)一步優(yōu)化單井桿柱組合，在保證高泵效同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)井筒效率的進(jìn)一步提高。

3 不同含水級(jí)別油井合理防沖距調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

理論公式表明含水不同，余隙對(duì)泵充滿程度影響不同對(duì)于低含水井余隙越小泵效越高，對(duì)于高含水井則影響不大，在現(xiàn)場(chǎng)管理過(guò)程中我們通過(guò)調(diào)整泵防沖距來(lái)控制余隙大小，因此，我們突破常規(guī)經(jīng)驗(yàn)管理方法，計(jì)算理論防沖距，開展不同含水級(jí)別合理防沖距現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

3.1 理論防沖距計(jì)算方法

通過(guò)對(duì)桿柱組合的受力分析，主要考慮了 3 個(gè)方面的因素。抽油桿自重作用下的伸縮量：

理論計(jì)算表明，對(duì)于泵深小于 1400m 的井，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)防沖距調(diào)整數(shù)值與理論計(jì)算相差均0.4m 以上，存在挖潛潛力。

3.2 不同含水級(jí)別合理防沖距現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

開展調(diào)整試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，含水小于 80%沉沒(méi)度大于 170m 的 5 口井泵效由 32.9%提高至 40.6%，提高了 7.7 個(gè)百分點(diǎn)；而高含水井及沉沒(méi)度低井調(diào)整防沖距后沒(méi)有效果。因此得出低含水、高沉沒(méi)壓力井具有調(diào)整防沖距提高泵效的潛力。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）影響泵效四個(gè)方面中充滿程度是泵效的最主要影響因素，充滿程度的單因素敏感性分析表明沉沒(méi)壓力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潛力。（2）通過(guò)理論分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)給出的含水級(jí)別在10-30%，30-70%，70-100%井的合理沉沒(méi)壓力分別為3.1MPa，2.5 MPa，1.2 MPa。以此為依據(jù)，優(yōu)化單井桿柱組合，在保證高泵效同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步提高井筒效率目的。（3）提高泵的充滿程度首先需要保證沉沒(méi)壓力合理，在此基礎(chǔ)上對(duì)于含水小于 80%井，通過(guò)精確調(diào)整防沖距減小余隙泵效提高效果明顯，對(duì)于含水大于 80%井則影響較小。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王鴻勛， 張琪. 采油工藝原理[M]. 石油工業(yè)出版社，1989

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