深井泵井漏失示功圖計算法的研究與應(yīng)用

崔經(jīng)義

摘 要：目前對油井工作狀況的判斷方法比較單一，特別是抽油管漏失和深井泵的間隙漏失很難準確判斷，且漏失量無法確定。運用示功圖法計算油井漏失，能實現(xiàn)油井漏失的量化計算，并在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了較好的效果。該方法可以較好的指導(dǎo)油井挖潛工作，對油井管理及修井質(zhì)量的檢驗具有一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：油井漏失；示功圖；深井泵；泵效

1 深井泵工作原理及影響泵效因素

1.1 深井泵工作原理

深井泵工作過程可描述為上下往復(fù)運動，其承受的載荷為交變載荷。上沖程開始后液柱載荷逐漸加到活塞上，并引起抽油桿柱和油管柱的變形，載荷加載結(jié)束后，抽油桿柱和油管柱停止變形（CA段）；從A點開始懸點以不變的靜載荷上行至上死點（AB段）。下沖程開始后，由于抽油桿柱和油管柱的彈性，液柱載荷逐漸的由活塞轉(zhuǎn)移到油管上，故懸點逐漸卸載（BD段）；在D點卸載結(jié)束，懸點以固定的靜載荷繼續(xù)下行至下死點（DC段）。

圖中CA段為加載段，在加載過程中游動凡爾和固定凡爾同時處于關(guān)閉狀態(tài)；到達A點后加載結(jié)束，變形結(jié)束，活塞與泵筒開始發(fā)生相對位移，固定凡爾打開吸入液體，故AB段為吸入過程，在此過程中游動凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)；BD段為卸載段，卸載過程中游動凡爾和固定凡爾同時處于關(guān)閉狀態(tài)；到達D點后卸載完畢，變形結(jié)束，活塞與泵筒開始發(fā)生相對位移，游動凡爾被頂開而開始排出液體，故DC段為排出過程，在此過程中固定凡爾仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。

1.2 影響泵效的因素分析

在正常情況下，若泵效為70～80%就認為泵的工作是良好的。實踐表明，往往平均泵效低于50%，甚至有的油井泵效低于30%。影響泵效的因素可歸結(jié)為以下3個方面。

（1）抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮。由于深井泵工作特點，抽油桿和油管柱在工作過程中承受著交變載荷，從而發(fā)生彈性伸縮，使活塞沖程小于光桿沖程，因而減小了活塞讓出體積，不可避免地導(dǎo)致泵效小于1。

（2）氣體和泵充滿度的影響。當(dāng)泵吸入油氣混和物后，氣體占據(jù)了活塞讓出的部分空間，油來不及進入泵內(nèi)，或者當(dāng)泵的排量大于油層供液能力時，都會使進入泵內(nèi)的液量減少。

（3）漏失影響。活塞與襯套的間隙及凡爾和其他連接部件間的漏失都會使實際排量減少，進而影響泵效。

2 礦場常用泵效計算方法的缺陷

從現(xiàn)場蹩泵情況看，油井回壓越高產(chǎn)液量越低，說明多數(shù)油井存在一定程度的漏失，因此對油井漏失量的準確判斷十分重要。深井泵工作狀況主要通過功圖測試來判斷。由于深井泵凡爾和抽油桿工作狀況能在功圖上有較明顯、準確地反映；供液差、油稠、結(jié)蠟、卡井和抽噴等都可以通過測試功圖、動液面進行綜合判斷。而抽油管漏失單純依靠測試資料很難判斷，因為抽油管漏失在功圖上無法反映，只能同過功圖、動液面情況進行綜合判斷，但是其準確率不高，只有在抽油管漏失嚴重的情況下，才能定性判斷，然而漏失量仍無法確定；此外深井泵的間隙漏失在功圖上也很難被反映出來。這就導(dǎo)致部分井在漏失情況下進行生產(chǎn)，嚴重影響了油井產(chǎn)能的發(fā)揮，同時降低系統(tǒng)效率。

目前礦場所用的泵效計算方法比較粗糙，以油井日產(chǎn)液量與泵的理論排量的比作為泵效，而泵的實際效率應(yīng)該是泵的排液量與泵的理論排量的比。在礦場生產(chǎn)實際中泵的排液量與油井日產(chǎn)液量之間存在著較大的差異，所以目前礦場所計算的泵效并不準確。在礦場實際計算泵效時，以井口計量的井液質(zhì)量折算成體積代替泵的排液體積，這就造成了較大的計算誤差。

3 利用示功圖計算漏失的方法研究

3.1 示功圖法計算泵效

理論公式復(fù)雜、繁瑣，涉及變量多，在礦場實際中計算泵效時并不準確，所以在礦場實際中均不采用理論公式進行計算。

η=[（1+ Wrn2L/1790frE）- fpρLfgL/Efr/S]（PS+100）/[ PS+100+（GO-αPS）（1-nw）]

式中：η為泵效；Wr為慣性載荷，N；n為沖次，次/分；fr為抽油桿截面積，m2；E為剛的彈性模數(shù)；fp為泵的截面積，m2；ρ為井液密度，Kg/ m2；Lf為動液面深度，m；g為重力加速度，m/s；L為抽油桿長度，m；S為懸點沖程，m；PS為沉沒壓力，Pa；GO為地面油氣比m3/t；α為溶解系數(shù)，m3/t；nw為油井含水，t/t；β為充滿系數(shù)，m3/m3；В為原油體積系數(shù)，m3/m3。

3.2 漏失的量化計算

深井泵在長期的工作過程中，由于磨損泵筒與活塞之間的間隙逐漸增大，導(dǎo)致深井泵的間隙漏失隨之逐漸增大，然而常規(guī)的功圖測試只能判斷凡爾漏失，無法判斷間隙漏失；隨著抽油機的上下往復(fù)運動，油管柱在交變載荷的作用下做周期性的伸縮，絲扣間的密封性遭到破壞，導(dǎo)致油管柱的滲漏甚至刺漏，然而常規(guī)的功圖測試卻無法判斷油管柱的這種滲漏或刺漏。在深井泵的間隙漏失和油管柱的漏失量不是特別大，油井仍有一定產(chǎn)量的情況下，由于不能判斷漏失量，所以就不能及時制定油井挖潛措施，嚴重影響油井產(chǎn)能的發(fā)揮。

泵效計算方法改進后，泵的實際排液量能夠準確計算，那么深井泵的實際排液量與油井產(chǎn)液量之間的差值，就是油井的漏失量。

對于深井泵下入油井時間較長，油管柱下部未連接封隔器、油管錨的油井，其漏失量為深井泵的間隙漏失增加量與油管柱漏失量之和。

3.3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

通過改進后的泵效計算方法計算油井漏失量，發(fā)現(xiàn)部分油井在漏失量較大的情況下生產(chǎn)，因此現(xiàn)場實施檢泵8井次，見到了較好的效果。措施后油井產(chǎn)液量與示功圖法計算的產(chǎn)液量接近，說明示功圖法可準確計算油井漏失量。此外，部分井修井后產(chǎn)液量較低，通過示功圖法計算油管存在一定漏失，重新修井后產(chǎn)液量明顯提高。

4 結(jié)論

4.1與傳統(tǒng)理論公式相比，示功圖法計算泵效涉及變量少，且均能直接、準確地獲取，因此，在礦場實際應(yīng)用中簡便且實用。

4.2對于深井泵的間隙漏失和油管柱的漏失量不是特別大，油井仍有一定產(chǎn)能的情況，可以通過計算油井漏失量，及時制定油井挖潛措施。

4.3由于修井過程中存在油管漏失，建議通過示功圖法計算檢下泵新開井泵的實際排液量，與油井實際產(chǎn)液量進行對比，檢驗油管漏失量，判斷修井質(zhì)量。