聚合物驅抽油井負荷變化規律

蔣玉梅1中國石油大學（北京）； 2大慶油田采油四廠

聚合物驅抽油井負荷變化規律

蔣玉梅1；21中國石油大學（北京）； 2大慶油田采油四廠

聚驅油井采出液隨注入聚合物的不斷增加，采聚濃度接近線性遞增。通過對杏4～6面積聚驅北部區塊采聚濃度分析發現，聚驅采聚濃度整體變化趨勢表現為見聚—緩升—快速上升—平穩上升。隨著見聚濃度的上升，抽油機井懸點最大載荷上升，最小載荷下降，且最小載荷變化較大。為了降低扶正器對抽油機井負載的影響，今后應繼續開展不同井合理扶正器間距和數量的研究，并開發新的防偏磨技術。沉沒度變化對聚驅抽油機井負載變化影響較大，生產中可通過對沉沒度的調整來控制抽油機負載，從而減少檢泵井次。

聚驅；負載；流變性；見聚濃度；扶正器

杏北開發區聚驅目前已進入工業化開采，由于采出液見聚及下入扶正器等因素的影響，聚驅抽油機負載變化大，聚驅檢泵周期與水驅相比較短，作業成本增加。聚驅注入階段不同，生產特征變化顯著不同。統計各注入階段抽油機井載荷變化，從沉沒度、扶正器、采出液見聚濃度等方面對聚驅抽油機井負載變化進行分析。

1 采出液的流體性質

聚合物驅與水驅的根本區別是井筒中流體的組分和性質發生了變化，這是造成聚合物驅與水驅采出井下設備受力狀況發生變化的根本原因。

對實際油井采出液和室內配置的聚驅采出液采用流變儀進行了流體性質測試，從測試結果可以看出，聚合物驅油井采出液流變特性符合冪律定律。

同時利用管流實驗裝置進行了垂直管流實驗，由實驗結果可知，實驗中聚合物─原油混合液的流動規律符合冪律流體流動規律，其形式為

式中κ為稠度系數（Pa·s）；n為流性指數。

2 見聚濃度對負載的影響

聚驅油井隨注入聚合物的不斷增加，采出液采聚濃度接近線性遞增。通過對杏4～6面積聚驅北部區塊采聚濃度分析發現，聚驅采聚濃度整體變化趨勢表現為見聚—緩升—快速上升—平穩上升，見圖1。

聚驅時，采出液體中由于聚合物的存在，使得采出液流變特性表現出明顯的非牛頓流體特點，水相的黏度明顯增大，原油與聚合物溶液容易形成乳狀液。形成乳狀液后，混合液的黏度將增加，導致油井生產過程中的各種摩阻增加，抽油桿受力條件變差，疲勞加劇；同時，抽油桿柱下行阻力增加，使得抽油桿柱彎曲變形，造成偏磨。

在桿管環空中油井產出液黏度計算公式為

μp為聚合物溶液的表觀黏度，與混合液在管中流動的等效剪切速率和聚合物溶液的濃度有關，計算公式如下

式中H為聚合物溶液的稠度系數（Pa·sn）；n為聚合物溶液的流性指數；為混合液在油管抽油桿環空中流動時的剪切速率（1/s）。

圖1 聚驅油井采出液見聚濃度變化曲線

如：X4-D1-P916井2004年11月投產，2005年11月見聚，見聚濃度61.6 mg/L，從功圖變化可以看出，見聚后功圖變得肥大。2005年12月與9月對比，上載荷增加10.04 kN，下載荷下降8.71 kN，交變載荷增加20.14 kN。

利用上述公式和室內實驗結果，進行了聚驅采出液黏度和聚驅油井不同見聚濃度的負載計算，同時對現場相似條件的聚驅油井不同注入階段載荷進行統計分析。由計算和分析結果可知，隨著見聚濃度的上升，抽油機井懸點最大載荷上升，最小載荷下降，且最小載荷變化較大。由于聚驅見聚，負載增加，桿管偏磨、卡泵、脫節器壞井增多，使聚驅油井檢泵率上升，作業成本增加。

3 扶正器對抽油機井負載的影響

聚合物驅油井，由于采出液中聚合物的存在，使得混合液的黏度大幅度增加，增大了桿柱的下行阻力，較易發生桿－管偏磨。現場普遍采用安裝扶正器的方法，在很大程度上緩解了偏磨現象。但是，在抽油桿柱上安裝扶正器后，會影響抽油機的懸點載荷。

3.1 室內帶扶正器管流實驗

按照實際油井油管內徑、扶正器尺寸、抽油桿外徑、扶正器間距之間的比例關系，用有機玻璃做成扶正器模型，安裝在細鋼管上，進行管流實驗。試驗結果表明：在抽油桿上加扶正器后，油管中流道是變徑的環型空間，在相同的流速下，抽油桿加接箍式扶正器再加插入式扶正器后產生的壓降最大，其次是抽油桿加接箍式扶正器后產生的壓降，沒有扶正器的抽油桿產生壓降最小。根據實驗數據可建立油井帶扶正器不同含水、不同見聚濃度的垂直管流數學模型。

聚驅油井帶接箍和插入式扶正器垂直管流壓降模型為

3.2 現場生產數據分析

統計杏4～6面積聚驅5年來不同扶正器的載荷變化規律，下扶正器后，最大載荷上升，最小載荷下降，詳見表1。

以一口井為例，計算了扶正器對懸點載荷的影響。該井下泵深度950 m，采用22 mm抽油桿，泵徑70 mm，沖程5 m，沖數6 min-1，含水率0.9。由計算結果可知，復合扶正器、接箍式扶正器對載荷的影響很大，且隨著聚合物濃度的增加，對載荷的影響程度增大，其中復合扶正器的影響最大。可以說，安裝了扶正器，在防止桿－管偏磨的同時，使得桿－管的受力狀況變差，疲勞加劇，尤其是采出液中聚合物濃度高時，這種影響會更為嚴重。

表1 應用接箍扶正器和插入式扶正器前后載荷變化

4 沉沒度對抽油機井負載的影響

在聚驅開發過程中，驅替體系黏度增加，加之聚合物在油層孔隙中的吸附捕集作用，流動阻力逐漸增加，平均沉沒度持續下降，并逐步趨于穩定。其中2004年上半年由于限產原因，沉沒度曾回升至600 m以上，下半年提液增產沉沒度再度下降，目前穩定在250 m左右。

隨沉沒度下降，抽油機懸點最大載荷增加，最小載荷減小。分析杏4～6面積聚驅抽油機井懸點載荷隨沉沒度的變化關系發現，最大懸點載荷隨沉沒度上升呈逐步降低趨勢，反之最小懸點載荷逐步上升。

懸點最大載荷經驗公式為Wmax=-0.028 9L+70.793；懸點最小載荷經驗公式為Wmin=-0.00 82L+15.72。

5 結語

（1）安裝扶正器雖然在一定程度緩解了偏磨，但安裝扶正器的井生產載荷要高于不安裝扶正器的井，安裝不同的扶正器抽油機井負載不同。為了降低扶正器對抽油機井負載的影響，今后應繼續開展不同井合理扶正器間距和數量的研究，并開發新的防偏磨技術。

（2）隨著見聚濃度的上升，抽油機井負載增加，油井檢泵率上升，作業成本增加。

（3）沉沒度變化對聚驅抽油機井負載變化影響較大，生產中可通過對沉沒度的調整來控制抽油機負載，從而減少檢泵井次。

（4）聚驅生產周期的規律決定了聚驅抽油機井負載變化頻繁，幅度較大這一特性。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.017

（欄目主持 楊 軍）