影響抽油機井泵效的因素分析與改進對策

王峰 江海新

【摘 要】抽油井泵效的高低直接影響到開發(fā)效果和能耗情況。影響抽油井泵效的因素較多，本文介紹了抽油泵的工作原理與特點，分析了影響深井泵泵效的各種開發(fā)因素，提出了提高抽油井泵效的幾點對策。

【關鍵詞】抽油機井；沉沒度；泵效；對策探討

抽油泵屬于一種特殊形式的往復泵，動力從地面經抽油桿傳遞到井下，使抽油泵的柱塞作上下往復運動，將油井中石油沿油管舉升到地面上，完成人工舉升采油。隨著油田的不斷開發(fā)，井筒流體日益復雜，據統(tǒng)計抽油泵的平均泵效為57.8%，針對生產中受砂、氣、高礦化度水等因素影響，抽油泵“泵效低、檢泵周期短”等質量問題。抽油機井沉沒度是指深井泵在動液面以下的深度，也就是動液面至深井泵的泵吸入口處的液柱高度。它是將油層流體輸送到泵筒內的能量標志，其高低對深井泵的工況產生直接的影響。如何確定抽油機井合理沉沒度，一直是現場技術人員致力探索的問題。隨著油田進入中高含水開發(fā)期，綜合含水逐年上升，油水混合液物性發(fā)生了變化，特別是生產中出現如偏磨井比例增加等新問題。因此，研究中高含水開發(fā)期抽油機井合理沉沒度更顯得極為重要。

1.抽油泵的工作原理與特點

1.1抽油泵工作原理

抽油泵主要是由泵筒、柱塞、進油閥（吸入閥或固定閥）、出油閥（排出閥或游動閥）組成。上沖程時，校塞下面的下泵腔。容積增大，壓力減小，進油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進入下腔，與此同時，出油閥在其上下壓差作用下關閉，柱塞上面的上泵腔內的原油沿油管排到地面。同理，下沖程時，柱塞壓縮進油閥和出油閥之間的原油。關閉進油閥，打開出油閥，下泵腔原油進入上系腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循環(huán)。如此周而復始，重復進行循環(huán)。

1.2抽油泵工作特點

抽油泵的工作原理相通用的往復泵相同，但因為工作條件不同，在其結構和工作參數等方面具有特殊性。（1）抽油泵的外徑受并眼尺寸的限制，只能是立式結構。在沖次相同的條件下，要增加條的排量.就得增大沖程長度，加長泵的尺寸；（2）抽油泵在井下工作，有的需要裝在深處，柱塞上下壓差很大，要維持柱塞和泵筒間的密封性和耐磨性，提高泵效和延長使用壽命，就需要耐壓泵筒和較長的柱塞；（3）抽油泵工作環(huán)境惡劣。

2.影響抽油井泵效的因素

2.1充滿程度損失的影響

主要是液體黏度、溫度、重度和氣體影響。液體黏度：液體黏度低時，若抽油泵配合不當則通過柱塞的漏失量增加，使泵效降低，反之黏度高，上沖程又使泵充不滿；液體溫度：抽汲液體溫度對泵效的影響是因為它既影響液體的黏度，若柱塞與泵筒材料的溫度系數不同，會影響泵的配合，同時溫度影響液體中溶解氣的逸出；液體重度：液體重度影響抽油機的負荷，因而影響柱塞的行程，抽汲液的含水量影響其黏度，液體的腐蝕性及所含研磨物（油層出砂）會使泵漏失增加；氣體影響：主要由于泵內壓力低于飽和壓力，原油中溶解氣分離出來占據泵內空間，降低泵充滿系數，同時氣體也干擾深井泵凡爾工作，使原油不能及時充滿泵筒，降低了排量。

2.2沖程損失的影響

由于在抽油機上下沖程過程中，油管和抽油桿受交變載荷產生彈性伸縮，使光桿沖程與柱塞沖程之間產生位移差，導致泵效下降。一般講下泵深度越大、泵徑越大、管桿變形越大，則沖程損失越大。另外在稠油中，由于各種摩擦力引起的管、桿變形增大，使沖程損失增大，導致泵效降低。

2.3漏失的影響

包括柱塞與泵襯套的間隙漏失、凡爾與凡爾座之間的漏失和油管漏失，這些都可使泵充滿系數下降，導致泵效降低。其中柱塞與泵襯套的間隙漏失量研究表明與泵徑、泵掛的平方成正比，與泵間隙的三次方成正比，與活塞兩端的液柱壓差成正比，與抽汲液的運動黏度和柱塞長度成反比。

2.4氣體對泵效的影響

當活塞在下死點位置時，在泵的排出凡爾與吸入凡爾之間有一定的距離，這個距離叫防沖距，兩凡爾間的泵筒容積叫余隙容積。當泵入口處的壓力低于飽和壓力時，抽汲時總是氣、液兩相進入泵內，而氣體進入泵內占據一定的體積，必然減少進入泵內的液體量使泵效降低。進氣嚴重時，甚至發(fā)生“氣鎖”，即在抽汲時由于氣體在泵內壓縮和膨脹，使吸入和排出凡爾無法打開，出現抽不出油的現象。

3.提高抽油井泵效的幾點對策

3.1地層方面

（1）對于注水開發(fā)的油田，加強注水，保持油層能量高，井中液面高，是保證油井高產量、高泵效生產的根本措施。井中液面高，沉沒壓力高，增大原油進泵的動力，另一方面沉沒壓力高于飽和壓力，可防止原油脫氣，減輕氣體影響，增大泵的充滿系數；（2）采取有效的防砂和改造油層滲透性等措施，提高滲流面積，減輕砂粒對泵的磨損，減輕漏失的影響。

3.2合理沉沒度、泵掛深度的確定

合理沉沒度的確定。目前區(qū)塊已經進入特高含水開發(fā)階段。為確定不同含水級別下的合理沉沒度，對油田正常生產的抽油機井，按照其含水級別將沉沒度和泵效的關系進行數理統(tǒng)計，并進行了回歸分析，尋找三者內在的規(guī)律性。一是在沉沒度相同的情況下，隨著油井含水率的上升，泵效呈逐漸增加趨勢；二是對于任何含水級別的油井，隨著沉沒度的增加泵效提高幅度趨于減??；三是目前最小沉沒度應為80-120m，對于含水率≥80%的油井，合理沉沒度應在200～350m之間；含水<80%的油井，合理沉沒度應在300～400m之間。

合理下泵深度的確定。注水開發(fā)油田按油田綜合含水率（fw）的變化劃分為低含水期（fw≤60%）、高含水期（60%80%）。不同含水開發(fā)階段以及不同含水級別的油井，深井泵的合理下泵深度應該是不同的。不同含水階段的抽油機井，隨著下泵深度的增加，泵效呈逐漸增加，當出現峰值后，如果進一步加大泵掛，則泵效逐漸下降。

隨著抽油井含水率的上升，合理下泵深度逐漸降低。泵掛深度應控制在1050m以內。對于含水小于60%的油井，合理下泵深度應在900～1100m之間；含水在60～80%的油井，合理下泵深度應為750～1000m之間；含水高于80%的油井合理下泵深度應在800～950m之間。對于含水率高于60%的油井，減小下泵深度，即可以實現提高泵效，又可以減少井下管、桿的用量，節(jié)約生產成本。

3.3選擇合理的工作方式

選擇抽汲參數組合的一般原則是：（1）對于粘度不太大的常規(guī)抽油機井應選用大沖程、小沖數和較小泵徑，這樣既可減小氣體影響，又可減小懸點的交變載荷；（2）對于原油比較稠的井，一般選用大沖程、大泵經、小沖數，減小原油經過閥座孔的阻力和原油與桿柱與管柱之間的阻力；（3）對于連噴帶抽的井，采用大沖程、大沖數、大泵經，快速抽汲可增大對井的誘噴能力。

3.4加強抽油機設備管理

（1）改善泵的結構提高泵效。針對油井出砂、結蠟、油稠的特殊情況，研制特殊抽油泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵，用在含氣多的井中的環(huán)閥式防氣抽油泵，用在稠油井中的液壓反饋抽稠泵；（2）改善泵的材料提高泵效。采用耐磨材料加工成的泵可減輕砂磨引起的漏失，采用耐腐蝕的材料加工的泵防止泵受腐蝕引起的漏失和破壞；（3）加強檢泵作業(yè)質量防止漏失。檢泵中下油管時按要求上緊絲扣，防止油管漏影響泵效。防止泵和泄油器等的連接部位漏失等。

4.幾點結論

（1）高含水開采期，下泵深度不易過大，特別是泵徑大于57mm的深井泵更應減小下泵深度；

（2）合理沉沒度范圍應因井而宜，含水大于85%的油井，合理沉沒度應為200～350m之間，含水小于85%的油井，合理沉沒度應為300～400m之間。

（3）為提高泵效，應加強抽油機井日常生產管理，對于沉沒度低的井應采取控套氣措施，盡量不要采取加深泵掛的措施。

（4）對于沉沒度偏高的井，根據生產實際采取換大泵或上提泵掛措施來提高泵效。

【參考文獻】

[1]蒲海龍等.提高抽油機井生產效率的泵掛管柱研究. 《內蒙古石油化工》.2008 第11期.