不同含水油井合理沉沒壓力分析與提效對策

李偉　谷景華

摘 要：影響泵效四個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壓力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潛力。近年來在老井產(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壓力合理。通過動態(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；含水級別；沉沒壓力

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，通過理論分析和現(xiàn)場試驗給出了不同含水級別、不同沉沒壓力的泵效對標(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，通過理論研究和現(xiàn)場試驗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

泵效理論計算公式如下：

從泵效理論計算公式可以看出，影響泵效的主要因素為活塞讓出體積過程的沖程損失η1，原油進(jìn)泵過程的充滿程度影響η2，泵內(nèi)排出原油過程的漏失影響η3，液體到達(dá)地面的脫氣影響η4 四個方面。為了確定影響泵效的四個方面中那個方面是主要影響因素，選取各油藏典型井進(jìn)行了計算。從計算結(jié)果可以看出，漏失、體積收縮系數(shù)對泵效影響不大，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)活塞在下死點位置時，在泵的活塞下游動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，抽汲時氣、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。泵充滿程度對泵效影響計算公式如下：

式中：k 為余隙比，無量綱；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，改變沉沒度、余隙比、地面氣油比單一因素，計算充滿程度影響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)管理過程中需要精確調(diào)整沉沒壓力和余隙，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 不同含水級別油井合理沉沒壓力的控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1 不同含水級別合理沉沒壓力理論分析

根據(jù)上述理論分析，沉沒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，因此不同含水級別、不同沉沒壓力下的泵效不同。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別下合理的沉沒壓力，將油井含水分為 10%、30%、50%、70%、90%五個級別，來研究沉沒壓力與泵效的關(guān)系變化規(guī)律。通過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算不同含水狀態(tài)下沉沒壓力與泵效關(guān)系，通過疊加處理形成了油田不同含水級別下，沉沒壓力與泵效關(guān)系曲線圖。從上面關(guān)系圖版可以看出，隨著沉沒壓力的增加，泵效增加，同一含水級別下，當(dāng)沉沒壓力達(dá)到一定值時，泵效曲線上升趨勢逐漸變緩，達(dá)到極值。沉沒壓力相同時，含水越高，氣體影響越小，泵效越高。從不同含水級別泵效理論計算結(jié)果可看出，不同沉沒壓力下泵效有所不同，但同一含水級別達(dá)到最大泵效對應(yīng)的最佳沉沒壓力卻較為相似，為了方便現(xiàn)場管理不同含水級別對應(yīng)的合理沉沒壓力及泵效關(guān)系概括分類.

2.2 不同含水級別沉沒壓力與泵效關(guān)系現(xiàn)場試驗

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

3 不同含水級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，余隙對泵充滿程度影響不同對于低含水井余隙越小泵效越高，對于高含水井則影響不大，在現(xiàn)場管理過程中我們通過調(diào)整泵防沖距來控制余隙大小，因此，我們突破常規(guī)經(jīng)驗管理方法，計算理論防沖距，開展不同含水級別合理防沖距現(xiàn)場試驗。

3.1 理論防沖距計算方法

通過對桿柱組合的受力分析，主要考慮了 3 個方面的因素。抽油桿自重作用下的伸縮量：

理論計算表明，對于泵深小于 1400m 的井，現(xiàn)場經(jīng)驗防沖距調(diào)整數(shù)值與理論計算相差均0.4m 以上，存在挖潛潛力。

3.2 不同含水級別合理防沖距現(xiàn)場試驗

開展調(diào)整試驗數(shù)據(jù)表明，含水小于 80%沉沒度大于 170m 的 5 口井泵效由 32.9%提高至 40.6%，提高了 7.7 個百分點；而高含水井及沉沒度低井調(diào)整防沖距后沒有效果。因此得出低含水、高沉沒壓力井具有調(diào)整防沖距提高泵效的潛力。

4 結(jié)論與認(rèn)識

（1）影響泵效四個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壓力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潛力。（2）通過理論分析及現(xiàn)場試驗給出的含水級別在10-30%，30-70%，70-100%井的合理沉沒壓力分別為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，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壓力合理，在此基礎(chǔ)上對于含水小于 80%井，通過精確調(diào)整防沖距減小余隙泵效提高效果明顯，對于含水大于 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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