影響深井泵泵效因素和合理泵掛的確定

【摘 要】文章通過對大量現場數據的統計分析，研究了影響深井泵泵效的各種開發因素，得出含水率、泵掛深度和沉沒度與泵效的內在關系。并得出了吉林油田扶楊油藏合理沉沒度和合理下泵深度的范圍。對指導今后抽油機井生產管理和抽汲參數優化設計具有指導意義。

【關鍵詞】泵效；深井泵；影響因素；沉沒度；合理下泵深度

抽油機井沉沒度是指深井泵在動液面以下的深度，亦即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期，綜合含水逐年上升，油水混合液物性發生了變化，特別是生產中出現如偏磨井比例增加等新問題。因此，研究中高含水開發期抽油機井合理沉沒度更顯得極為重要。

一、影響泵效的因素

深井泵泵效（η）指的是泵的容積效率，是油井實際產液量與抽油泵的理論排量的比值。

對深井泵工作原理分析研究表明，影響泵效的因素可歸納為3個方面：一是受抽汲液的粘度、溫度、重度和氣體影響，產生充滿程度損失：液體粘度低時，若抽油泵配合不當則柱塞的間隙漏失增加；而粘度高，使上沖程時泵充不滿；溫度影響液體的粘度和溶解氣的逸出；液體重度影響負荷，抽汲液的含水又影響其重度和黏度。氣體存在降低泵充滿程度。二是沖程損失的影響，上下沖程油管、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。一般下泵深度越大、泵徑越大，管桿變形越大，沖程損失也大。三是由于漏失的影響，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。這些都可導致泵充滿程度下降，使泵效降低。

礦場上常采取控套氣、下氣錨等手段減少氣體影響；采取油管錨定器、使用輕質抽油桿、滾輪接箍等減少沖程損失的影響。本文從開發生產管理角度探討提高泵效的途徑：上述分析中泵效的影響因素都與泵沉沒度有關系，合理的沉沒度對以上因素導致的泵效下降有一定的抑制和改善作用，所以這里重點結合礦場資料的統計分析，研究沉沒度、油井含水、泵掛3個方面對泵效的影響，從而確定不同抽油機井的合理沉沒度和下泵深度，實現提高泵效的目的。

（一）沉沒度對泵效的影響：沉沒度是影響深井泵泵效的重要參數之一，在一定范圍內，沉沒度高，深井泵的泵吸入口壓力大，驢頭載荷減小，可減少泵漏失程度，因此有利于泵效的提高。但如果泵的沉沒度過高，雖然泵的充滿系數較大，但由于抽油桿彈性伸縮加大，泵效提高幅度很小，并且有可能降低；如果沉沒度過小，則會出現泵口氣體分離較多，泵的充滿系數減小，同樣會影響泵效，所以應存在一個合理的沉沒度。通過對吉林油田1 000多口正常生產抽油機井實際測得的不同沉沒度下的平均泵效η與沉沒度Hc進行了回歸分析，發現泵效η與沉沒度Hc的半對數關系明顯（圖1），關系式為：

（1）

R2=0.5767

從圖1可以看出，隨著沉沒度的增加，泵效逐漸提高，當達到一定程度，泵效提高幅度則越來越小。沉沒度越低，泵效越低，當沉沒度降低到一定程度時，泵效降低速度加快，主要是由于沉沒度過低時導致溶解氣分離加劇，氣體影響使泵充滿系數減小，泵效大幅度下降。

（二）油井含水率對泵效的影響：當油井含水率發生變化，使采出液的物性發生變化：一般隨著含水的上升，原油粘度下降、混合液比重增加、溶解氣含量減少，這些都有利于泵效的提高。通過對吉林油田泵況正常的抽油機井采出液的含水率與泵效數據進行回歸分析，發現2者存在以下的線性關系（圖2）：

（2）

R2=0.9033

（三）泵掛對泵效的影響：當沉沒度相同而深井泵的下泵深度不同時，泵效也不同。深井泵下的越深，沖程損失加大，溶解氣含量增高，泵效會降低，現場大量生產數據證明了這一點。例如對吉林油田沉沒度為150 m抽油機井統計發現，隨著泵深的增加泵效有所下降，2者呈線性關系。

二、合理沉沒度、泵掛深度的確定

（一）合理沉沒度的確定：目前吉林油田已經進入中高含水開發階段，油井含水級差增大。為了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計、回歸分析，尋找3者內在的規律性。

泵效與沉沒度存在以下規律：1、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。2、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小。3、吉林油田最小沉沒度應為80～120 m，對于含水率≥80%的油井，合理沉沒度應在200～350 m之間；含水＜80%的油井，合理沉沒度應在300～400 m之間。

（二）合理下泵深度的確定：注水開發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%）。

從不同含水階段的下泵深度與泵效的關系曲線可以看出：1、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，若進一步加大泵掛，則泵效逐漸下降。分析原因是由于泵掛過深，管桿彈性變形加劇導致沖程損失加大。同時低含水井泵效出現的峰值較高含水井出現晚些，主要由于隨著含水率的增加，抽汲液的重度和黏度、含氣量發生變化所致。2、隨抽油井含水率的上升，合理下泵深度逐漸降低。

因此，目前吉林油田泵掛深度應控制在1050 m以內。對于含水小于60%的油井，合理下泵深度應在900～1100 m之間；含水在60%～80%的油井，合理下泵深度應為750～1 000 m之間；含水高于80%的油井合理下泵深度應在800～950 m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，節約生產成本。

三、結論及建議

綜上得出以下結論：(一)中高含水開采期，下泵深度不易過大，特別是泵徑大于56 mm的深井泵更應減小下泵深度；(二)合理沉沒度范圍應因井而宜，含水大于80%的油井，合理沉沒度應為200～350 m之間，含水小于80%的油井，合理沉沒度應為300～400 m之間。(三)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。(四）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。