喇嘛甸油田油井回壓對產液及能耗的影響分析

丁浩洪 郎衛生 王兵 張乃亮（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

喇嘛甸油田油井回壓對產液及能耗的影響分析

丁浩洪 郎衛生 王兵 張乃亮（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

針對抽油機井回壓過高影響產液和能耗的問題，通過分析回壓與產液、能耗的變化規律，分析總結回壓升高對電能消耗、油井載荷、產液量的影響程度，并結合理論計算，以噸液耗電為評價標準給出合理的回壓控制經濟界限，選取回壓0.6 MPa作為上限點。現場根據回壓控制經濟界限進行了實施，取得了較好的實施效果。

油井回壓 產液 能耗 界限

喇嘛甸油田抽油機井平均單井回壓0.51 MPa，平均單井日產液60.9 t，平均單井日耗電251.04 kWh。采油過程中在一定時間內地層靜壓等參數不變，井口回壓的上升必然會影響油井井底流壓及抽油泵的流量，進而影響到油井的產液量。同時隨著油井回壓的變化，抽油機活塞受到的壓力及載荷產生相應變化，必將影響電能消耗。為研究井口回壓對油井產液量和耗電量的影響規律以及計量間來液匯管壓力升高對單井回壓、產液量、耗電量的影響，開展了回壓對產液量及耗電量影響現場試驗。現場試驗選取了喇嘛甸油田北西一區，本區塊初期單井平均射開砂巖厚度8.3 m，有效厚度6.1 m，分別占發育厚度的61.9%、56.0%，平均滲透率為0.323 μm2。目前平均單井日產液51.25 t，年均綜合含水95.80%。

1 回壓對產液及能耗的影響

為細化抽油機井回壓變化對油井產量、載荷以及電能消耗的影響情況，現場采取了產液分級的方式進行測試分析。首先，現場選取了30～50 t/d、60～80 t/d、80 t/d以上三個產液量級別的53口井進行了現場試驗測試，同時要求所選油井泵況正常，油井沉沒度基本相當，集輸管徑、離計量間距離等較為接近。其次井口油壓的控制間隔為4 h相對較為均勻，不同油壓下的運行時間為4 h，量油有明確的時間間隔。

1.1 回壓對油井產液的影響

通過對53口井產液與回壓的計量分析，從測試曲線（圖1、圖2）可以看出，隨著回壓的升高，平均單井產液逐步下降。從圖3可以看出產液隨回壓升高而降低，當回壓增至1.5 MPa時，產液下降幅度最大，平均降幅達9.65%，隨后產液隨油井回壓升高而下降。整個變化趨勢是產液隨回壓的上升而下降。

圖1 產液30～50 t/d油井產液量、液面隨回壓的變化曲線

圖2 產液60～80 t/d油井產液量、液面隨回壓的變化曲線

圖3 油井產液隨回壓下降幅度曲線

油井產量下降原因分析：為使回壓上升，現場采取了控制回油閘門，從而導致流體在通過閘板口突變的流斷面時，流體的流量減少，流體的能量損失增加，流速減弱，油井產液量下降；油井回壓上升后，使井底壓力升高，井底流壓上升，降低了生產壓差，油井產量下降；回壓上升后，使抽油機井在下沖程時，油管內液體對游動閥有一定的壓力，導致泵筒內的游動閥關閉滯后，流體回流量增加，出液量減少[1]。

1.2 回壓對油井能耗的影響

為全面分析回壓對油井能耗的影響程度，現場對油井的載荷、運行電流以及有功功率隨回壓升高的變化趨勢進行了測試分析。

1.2.1 油井載荷隨回壓升高的變化情況

現場對53口井的載荷隨回壓變化情況進行了測試，從測試曲線（圖4）可以看出，隨油壓的增高平均單井載荷不斷增大。其載荷增加趨勢基本隨回壓的增加呈現線性增加。同時，結合理論計算進行了對比分析，現場實測數據的變化趨勢同理論計算變化趨勢一致，進一步驗證了試驗數據的準確性。

圖4 油井載荷隨回壓的變化曲線

抽油機井上、下沖程懸點載荷[2]：

式中：

Wu、Wd——上、下沖程時的懸點載荷，N；

Pbu、Pbd——上、下沖程中井口回壓造成的懸點載荷，N；

W1——作用在活塞上的慣性載荷，N；

Iu、Id——上、下沖程的慣性載荷，N；

Fu、Fd——上、下沖程中的摩擦載荷，N；

Pv——震動載荷，N；

Pi——上沖程中吸入壓力作用在活塞上產生的載荷，N。

1.2.2 油井能耗隨回壓升高的變化情況

由于產液隨油井回壓的升高而降低，油井能耗具有不統一性，為此，在能耗評價時采用噸液耗電來比較不同回壓下的油井能耗狀況。

從測試數據的統計曲線（圖5）可以看出，隨油井回壓的升高油井的噸液耗電逐步增加，油井能耗在回壓為0.6 MPa時增加幅度最大，然后隨回壓的增高能耗增加幅度逐步減小。

圖5 油井能耗隨回壓的變化曲線

抽油機在上、下沖程過程中做功[3]：

式中：

Pu——平衡塊在上沖程中所需要的功，J；

Pw——平衡塊在下沖程中所需要的功，J；

Pmd1、Pmd2——在上、下沖程中電動機所做的功，J；

Pd1、Pd2——抽油桿柱在上、下沖程中對平衡塊所做的功，J。

根據計算公式可以看出，抽油機在上沖程中，井口回壓上升增大了上行載荷Pu，因此使電動機對外輸出功Pmd1增大。根據計算公式（4）可以看到，井口回壓上升使抽油機在下沖程中，相當于減輕了抽油桿的自重，使在下沖程中抽油桿自重做功Pd2相對減小，電動機對外輸出功Pmd2增大。

2 經濟界限分析

根據回壓升高對油井產液、能耗的影響分析可以看出，通過合理控制回壓可有效降低油井能耗，降低回壓對油井產液的影響。為此，以電能消耗及產液為基準確定了回壓控制上限。

根據能耗波動幅度與回壓的變化情況（圖6）可以看出，隨著回壓的增加，能耗在逐漸增加，當回壓為0.6 MPa時能耗增幅最大，此后能耗也在增加，但是增幅相對減小。以噸液能耗最低作為評價標準，選取回壓在0.6 MPa時作為能耗的上限點。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.004.002

丁浩洪，工程師，2005年畢業于中國石油大學（信息與計算科學專業），從事信息數據管理軟件開發工作，E-mail：dinghaohong@126.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第六采油廠工程技術大隊，163114。