沉沒度優(yōu)化措施在油井生產(chǎn)中的應(yīng)用

沙秀玉 孫衛(wèi)霞 商建華

摘要：抽油機井合理沉沒度是取得理想泵效、系統(tǒng)能耗及工具使用壽命的重要約束參數(shù)。抽油機井沉沒度過低，泵在供液不足狀況下抽汲，會產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，導(dǎo)致額外的沖擊載荷，桿管交變載荷增大；同時原油脫氣，粘度增大，容易結(jié)蠟；沉沒度低，油套環(huán)形空間內(nèi)的液體少，對油管的徑向束縛力小，油管的徑向擺動就會相對劇烈，容易引起桿管偏磨、斷脫。沉沒度過高，流壓增大，會抑制相對薄差低滲透率油層出液，層間矛盾突出。因此，有必要分析、確定抽油機井的合理沉沒度范圍。

關(guān)鍵詞：抽油機井；合理沉沒度；理想泵效；系統(tǒng)效率；優(yōu)化措施

抽油機井的沉沒度是影響泵效、系統(tǒng)效率、熱洗溫場以及檢泵率的重要因素，有必要對其進行分析調(diào)控。利用曲線擬合法找出沉沒度與泵效、系統(tǒng)效率的相互關(guān)系，結(jié)合檢泵率，最終確立抽油機井沉沒度的合理范圍，為油田生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

1沉沒度與泵效關(guān)系

選研究區(qū)塊抽油機井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用曲線擬合法繪制該區(qū)塊抽油機井沉沒度與泵效關(guān)系曲線。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，泵效與沉沒度的關(guān)系曲線符合三次多項式的曲線形態(tài)，其曲線擬合方程為：

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在相同的沉沒度下，泵效隨含水的變化而變化。因此，根據(jù)油井產(chǎn)出液含水的不同進行分類，分別對含水小于70%、70%～80%、80%～90%以及大于90%的井進行擬合計算，得出的擬合曲線分別見圖1、表1。

從擬合結(jié)果可以看出，沉沒度相同時，含水越高，泵效越高。當含水大于90%時，最佳泵效所需沉沒度為100～350m；當含水在80%～90%時，最佳泵效所需沉沒度為150～400m；當含水小于80%時，最佳泵效所需沉沒度為150～350m。

2沉沒度與系統(tǒng)效率關(guān)系

抽油機井系統(tǒng)效率是油田生產(chǎn)的綜合能耗指標。系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計就是選擇機、桿、泵的合理運行參數(shù)，從而使整個系統(tǒng)達到最優(yōu)。有桿抽油系統(tǒng)效率可表示為：

由圖可見，當沉沒度小于150m時，系統(tǒng)效率隨沉沒度增加而增加；沉沒度大于150m時，系統(tǒng)效率隨沉沒度增加而降低。最高系統(tǒng)效率出現(xiàn)在沉沒度為150～300m的區(qū)間。噸液百米耗電隨沉沒度增加整體呈上升趨勢，最低耗電出現(xiàn)在沉沒度為100～250m的區(qū)間。

3沉沒度與套管內(nèi)井溫變化關(guān)系

A區(qū)塊井溫梯度差異不大，但在生產(chǎn)過程中，隨沉沒度的不同測出的井溫差異卻很大。本文挑選4口典型井作出不同深度井溫統(tǒng)計表以說明問題，不同井套管溫場雖然基本相同，但由于沉沒度、油套環(huán)形空間內(nèi)井液多少以及生產(chǎn)舉升過程中散失熱量的不同，會出現(xiàn)不同的生產(chǎn)井溫。其整體趨勢為：液面淺的井，溫場上移；液面深的井，溫場下移，而溫場的變化直接決定了生產(chǎn)井結(jié)蠟深度的變化，即低沉沒度井結(jié)蠟深度下移，導(dǎo)致熱洗液沿程損失熱能增加，從而在一定程度上制約著抽油機井熱洗效果。

4沉沒度與檢泵率關(guān)系

抽油機井在低沉沒度條件下生產(chǎn)，舉升高度增加，因供液不足而產(chǎn)生液擊，加劇抽油桿柱振動，降低抽油機懸點最小載荷，加大交變載荷，從而減少抽油桿柱的軸向分布力與桿管產(chǎn)生偏磨的臨界軸向壓力而導(dǎo)致桿管偏磨；同時因井下供液不足導(dǎo)致抽油桿卸載時間延長，容易引發(fā)桿斷和脫接器壞，主要檢泵原因是偏磨、脫接器壞和桿斷，占總井數(shù)的67.24%；所有檢泵井中200m以下低沉沒度檢泵井占總井數(shù)的77.01%。從統(tǒng)計結(jié)果來看：隨著沉沒度的降低，檢泵率上升。

5結(jié)論

（1）抽油機井泵效隨沉沒度變化符合三次多項式的曲線形態(tài)，不同含水率井取得最佳泵效所需沉沒度的區(qū)間有所不同。

（2）系統(tǒng)效率隨沉沒度增加先升后降，最高系統(tǒng)效率出現(xiàn)在沉沒度為150～300m的區(qū)間。

（3）沉沒度小于200m時，偏磨、脫節(jié)器壞和桿斷等檢泵機率增加，作業(yè)費用增加；當沉沒度偏低時，溫場下移，結(jié)蠟點下移，影響熱洗效果；而沉沒度大于350m時，系統(tǒng)效率偏低，機采能耗增加，同時流壓增加，不利于低壓低滲透油層出液。整體來說，200～350m的抽油機井沉沒度可以滿足目前礦油田開發(fā)速度及經(jīng)濟能耗的需求。