示功圖分析診斷油井工況應用研究

王文鋼

（中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦　124010）

示功圖分析診斷油井工況應用研究

王文鋼

（中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦124010）

在油田生產中，示功圖是直接測量得到的，直觀反映了抽油機的工作狀態，是進一步分析抽油泵工作狀態的主要依據。本文基于油井診斷系統，在前人研究的基礎上從新的角度出發提取示功圖特征，然后建立一種新的故障診斷規則，定性分析和定量分析相結合，為油田生產的經濟運行提供建議。

示功圖油井診斷系統故障診斷

1　概述

遼河油田曙一區SAGD 超稠油開發是繼蒸汽吞吐后的重要接替技術，目前，該區塊舉升工藝采用API標準系列之外φ108、φ 120mm、φ140mm系列有桿泵舉升技術，同時配套桿柱脫接技術、桿柱防脫技術。本文通過列舉SAGD區塊內典型井例，結合油田生產實際情況，對示功圖做出正確診斷，為生產井的正常運行提供科學依據和輔助建議。

2　典型井分析

杜84-館平55井是曙一區SAGD開發重點井，于2008年底轉入SAGD生產，2011年9月15日～2011年10月15日期間，該井舉升采用φ140有桿泵舉升技術生產，生產期間該井平均日產液264.3m3/d，平均日產油39.6 m3/d，平均泵效73.4%，為定量和定性分析該井示功圖情況，取2011年10月4日該井示功圖曲線，對該井進行評價分析。

2.1總體評價分析

從示功圖1中可以看出，該井示功圖總體形狀呈平行四變形狀，上下沖程曲線基本平行對稱，由于SAGD井油品屬超稠油系列，粘度≥10000mpa·s，因此在上沖程初始階段，桿柱末端向上運動的瞬間存在加速度，導致抽油機負荷瞬間增加，進入勻速運行階段后，抽油機負荷恢復正常，下沖程開始階段，由于桿柱瞬間變向，發生振動，振動載荷導致曲線出現鋸齒形狀，待桿柱運行平穩后，曲線恢復正常，通過以上定性分析，該井示功圖走勢基本正常。

2.2定量分析

2.2.1抽油機懸點載荷分析

根據以上技術參數，采油桿柱優化設計軟件，通過對當日抽油機懸點載荷計算，得到以下結論：抽油機懸點最大載荷：75.4KN，抽油機懸點最小載荷：15.2KN。與測試示功圖抽油機載荷基本吻合。

圖1　杜84-館H55井示功圖

表1　基本參數表

2.2.2抽油桿柱、油管柱沖程損失分析

在抽油泵正常抽汲過程中，由于液柱載荷使抽油桿柱和油管柱發生伸縮變形，引起活塞沖程小于光桿沖程，其定量分析可由下列計算方法得到：

式中：λ：沖程損失（油管與抽油桿伸縮變形長度之和）；E：鋼的彈性模量，2.1×107N/cm2，L：抽油桿柱長度，m；桿f、管f：抽油桿及油管金屬部分截面積，cm2；液P：作用在活塞全面積上的液柱載荷，N。

通過理論計算可以得到：

抽油桿柱沖程損失λ1=0.58m；油管柱損失λ2=0.11m。沖程損失λ=0.68m。

與示功圖中上沖程加載線基本吻合，計算結果精確的反應了沖程損失的量化結果，為進一步核實抽油泵泵效來源，將沖程損失轉化為泵效損失：抽油桿柱沖程損失導致泵效損失：6.7%；油管柱損失導致泵效損失：1.4%，總沖程損失8.1%。

2.2.3抽油泵間隙漏失量損失分析

抽油泵間隙漏失量損失雖無法對示功圖定量分析提供直接幫助，但通過間隙漏失量定量分析，可以分析抽油泵泵效是否正常，間接為油田生產提供輔助建議。

當選取φ120泵，2級間隙上限，試驗壓力10Mpa等技術參數時，得到平均理論漏失量值為18900ml/min。

通過計算可以得到，間隙漏失量轉化為泵效損失為17.9%，由于該井供液充足，因此抽油泵泵效客觀影響因素之和為26%，與該井平均泵效73.4%相比，抽油泵工作正常。

3　實例分析小結

通過井下實測示功圖測試結果，對示功圖形狀做出基本判定，同時將實測示功圖與理論示功圖進行對比，最終確定實測示功圖是否正常，如果正常，則不用準備任何改進措施，可以繼續生產，如果失效，屬于哪種失效原因，為油井生產做出初步診斷。

［1］崔振華.有桿抽油系統［M］.北京：石油工業出版社，1994.

［2］張琪.采油工程原理與設計［M］.東營：石油大學出版社，2000.

王文鋼（1985—），男，工程師，2014年畢業東北石油大學機械科學學院，現從事油氣田開發科研工作。