不同井網(wǎng)下合理沉沒度確定與優(yōu)化提液策略

白建平

摘要：提液是油田穩(wěn)產(chǎn)的主要手段，隨著油田含水的上升，抽油機(jī)井的泵徑在逐年增大，換泵井選擇越來越難。各套井網(wǎng)地質(zhì)條件不同，其合理沉沒度應(yīng)不同，基礎(chǔ)井網(wǎng)射開的厚度大，滲透率高，供液速度高，為維持泵正常生產(chǎn)需要的沉沒度相對(duì)較低。一次井網(wǎng)、二次井網(wǎng)同基礎(chǔ)井網(wǎng)相比，滲透率低、有效厚度薄、地層系數(shù)小、含水低、氣油比高，供液速度相對(duì)較低，所以為維持泵正常生產(chǎn)需要的沉沒度相對(duì)比較高。過渡帶采用四五點(diǎn)法面積注水，注采井?dāng)?shù)比相對(duì)較高，為維持泵正常生產(chǎn)需要的沉沒度相對(duì)較高。要想充分發(fā)揮油層潛力，又要達(dá)到節(jié)能降耗的目的，必須將各個(gè)井網(wǎng)的沉沒度控制在不同的合理范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：油田穩(wěn)產(chǎn)；抽油機(jī)井；井網(wǎng)部署；沉沒度；節(jié)能降耗

抽油泵泵筒內(nèi)的工作壓力常常低于原油飽和壓力，抽汲時(shí)往往是氣液兩相流體同時(shí)進(jìn)泵。氣體進(jìn)泵必然占據(jù)部分泵筒空間，從而減少進(jìn)泵的液體體積。由于泵內(nèi)氣體的高度可壓縮性，在上下沖程的初始階段，氣體的膨脹或壓縮作用使泵內(nèi)壓力改變遲緩，導(dǎo)致泵閥延遲打開或關(guān)閉。當(dāng)氣體影響嚴(yán)重時(shí)，可能發(fā)生“氣鎖”，導(dǎo)致抽油機(jī)井不出油。為了減少進(jìn)泵氣體體積，可適當(dāng)提高油井的沉沒度，使原油中的游離態(tài)氣體更多的溶于其中，因此開展抽油機(jī)井的合理沉沒度技術(shù)界限研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

本文針對(duì)高含水后期的開發(fā)特點(diǎn)，分析了抽油機(jī)井在不同井網(wǎng)、不同沉沒度和泵效及泵工作狀況之間的關(guān)系，不同沉沒度與檢泵率之間的關(guān)系認(rèn)為，高含水后期開發(fā)，抽油機(jī)井合理沉沒度應(yīng)保持在300m左右，各井網(wǎng)間由于具有不同的地質(zhì)特點(diǎn)，其合理沉沒度范圍有所不同。

1 理論計(jì)算

不考慮泵漏失及沖程損失時(shí)泵的充滿程度 β為泵內(nèi)油水體積之和與泵容積之比。設(shè)泵吸入口壓力為P1，對(duì)應(yīng)的溶解油氣比為Rs1，溶解氣水比為Rsw1；泵內(nèi)壓力為P2，對(duì)應(yīng)的溶解油氣比為Rs2，溶解氣水比為Rsw2，體積系數(shù)為Bo2；進(jìn)入泵內(nèi)油含水率為fw，則油水比：

2 沉沒度不合理造成因素分析

2.1油井的沉沒度較低對(duì)泵的工作狀況的影響

沉沒度較低的井在實(shí)際生產(chǎn)中流壓都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于飽和壓力，原油在地層中就已脫氣，越接近井筒附近脫氣越嚴(yán)重，流壓越低在井筒附近脫氣越嚴(yán)重。原油脫氣后粘度增大流動(dòng)阻力增大；同時(shí)形成的氣液兩相流也增大了流動(dòng)阻力。低沉沒度的井在流壓較低時(shí)溶解在原油中的天然氣幾乎全部分離出來，成為游離氣體，造成油套間的套管壓力過高。不但使地層的供液狀況變差，液體流向井底的阻力增大，流動(dòng)速度減慢，而且這些氣體進(jìn)入泵筒內(nèi)，使泵內(nèi)充滿大量的氣體，抽油泵達(dá)不到正常的充滿程度，增加活塞與泵筒之間的磨擦力，影響泵的正常工作，降低產(chǎn)液能力，造成油井的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷增加，桿管疲勞。

2.2 油井的沉沒度較低造成的沖擊載荷的影響

如果油井的沉沒度低，泵在供液不足的狀況下抽汲，在下沖程時(shí)，柱塞與液面產(chǎn)生的液擊，會(huì)對(duì)泵產(chǎn)生不可忽視的沖擊力，從示功圖上看有明顯的沖擊波浪線。液體的沖擊載荷與半徑的關(guān)系很大，泵徑越大沖擊載荷越大.沖擊載荷越大，在下行程時(shí)，下部桿柱的彎曲越容易形成，使得彎曲扭矩值越大；同時(shí)，液擊使得桿管最大載荷與最小載荷的差值增大，因此螺旋扭矩也越大，這樣桿、管斷脫的可能性越大。

2.3 油井的沉沒度較低對(duì)于桿、管偏磨的影響

抽油桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)與油管接觸而產(chǎn)生偏磨，這種磨損不僅傷害抽油桿接箍，同時(shí)也嚴(yán)重?fù)p壞油管。油井沉沒度低，使得泵柱塞在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生液擊從而造成沖擊載荷，當(dāng)作用于油管下端的載荷超過油管的臨界載荷時(shí)就會(huì)造成油管下部失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生螺旋彎曲變形，有可能造成抽油桿和彎曲的油管之間的磨擦接觸而造成桿管偏磨

2.3 桿、管斷受油井的沉沒度因素影響及分析

統(tǒng)計(jì)2017年檢泵井中沉沒度低于100米的井，分析檢泵原因有兩條：原因一：實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于抽油桿柱與油管柱都不是理想的剛性體，均存在彎曲變形。在垂直懸掛條件下，全井管柱的彎曲變形將使柱塞與泵筒之間難以保持軸向同心。因此，泵內(nèi)柱塞在運(yùn)動(dòng)中，泵筒對(duì)柱塞的橫向制約將導(dǎo)致泵筒帶動(dòng)油管柱徑向擺動(dòng)。油井沉沒度小，油套環(huán)形空間內(nèi)的液體就少，對(duì)油管的徑向束縛力就小，油管的徑向擺動(dòng)就會(huì)相對(duì)劇烈，易引起桿、管斷脫。

原因二：油管在抽油機(jī)抽吸過程中，除了受到管內(nèi)液體的重力和摩擦力等交變載荷外，

還受到油套環(huán)形空間液體的穩(wěn)定浮力，這個(gè)浮力總是減小油管的載荷，有利于改善油管的受力條件，其表達(dá)式為：F浮=（P套+ρ液g h）S底。其中h是沉沒度。由上式可知，F(xiàn)浮隨h的增加而增大。所以沉沒度愈大，油管受到的浮力越大，越有利于減小油管的載荷，使油管的彈性形變變小。

3 應(yīng)用分析

為獲得計(jì)算所需參數(shù)，分別在油田A，B，C區(qū)塊選取代表性油井進(jìn)行取樣，化驗(yàn)分析得到不同壓力級(jí)別下飽和壓力、粘度、溶解油氣比、體積系數(shù)、密度、溶解系數(shù)6項(xiàng)參數(shù)與地層壓力關(guān)系式，從而獲得不同壓力下原油物性，帶入泵充滿程度計(jì)算公式即可計(jì)算得到不同沉沒度下泵充滿程度。計(jì)算了各區(qū)塊不同含水級(jí)別、不同沉沒度下泵充滿程度?？梢钥闯?，泵效隨沉沒度的增加而增大，當(dāng)沉沒度增加到一定程度后泵效趨于平穩(wěn)。應(yīng)用上述研究成果，針對(duì)沉沒度低于區(qū)塊合理沉沒度下限井進(jìn)行了治理，治理后平均泵效提高了12.3%。對(duì)沖次

大于4.5次/分但沉沒度高于合理沉沒度下限的氣影響井進(jìn)行了降參數(shù)提高泵效試驗(yàn)，調(diào)整后平均泵效由33.6%提高到40.8%。（1）對(duì)沉沒度低的抽油機(jī)井，降低其生產(chǎn)參數(shù)，在確保產(chǎn)液、產(chǎn)油穩(wěn)定的同時(shí)，可以提高單井的泵效，降低單井日耗電量，提高系統(tǒng)效率，減少生產(chǎn)成本投入。（2）調(diào)小生產(chǎn)參數(shù)的抽油機(jī)井，油管的受力狀態(tài)得到改善，載荷比趨于合理，可以減少生產(chǎn)過程中桿管斷脫的機(jī)率，從而確保油井正常生產(chǎn)，保證抽油時(shí)率。（3）沉沒度低于150m或流壓小于3M p a的井，套壓控制在2.0-2.5Mpa就能基本消除泵的氣影響，使泵的充滿系數(shù)明顯提高。對(duì)于無法優(yōu)化參數(shù)的油井進(jìn)行合理的套壓控制可改善泵的工作狀況，提高泵的效率。（4）對(duì)于沉沒度低的抽油機(jī)井，以“長沖程、慢沖次、先調(diào)參、后換泵、合理控制套壓”的原則，及時(shí)進(jìn)行治理。

4 結(jié)束語

（1）沉沒度是影響抽油機(jī)泵效的主要因素，計(jì)算時(shí)要充分考慮自由氣體和油水中分離出來的溶解氣占據(jù)泵腔內(nèi)體積對(duì)抽油泵充滿程度計(jì)算的影響。（2）油田A，B，C實(shí)驗(yàn)區(qū)經(jīng)過沉沒度綜合調(diào)整后，抽油機(jī)泵效顯著提高、氣影響也明顯降低，說明研究的抽油泵充滿程度計(jì)算公式是合理的。

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