抽油機井不合理沉沒度治理對策分析

陳宏艷?。ù髴c油田有限責任公司第五采油廠）

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抽油機井不合理沉沒度治理對策分析

陳宏艷（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

由于地層條件、生產參數、和管理狀態等因素影響，每口井的沉沒度都不一樣，而過高或者過低的沉沒度會對油井的生產帶來不同程度的影響。針對部分抽油機井沉沒度不合理的現狀，探索不合理沉沒度對抽油機管桿載荷、生產壓差、泵效的影響，并結合抽油機井在日常生產中的實際情況，對抽油機井不合理沉沒度的治理措施進行了探討。通過加強管理和及時分析調整，可以使井保持在相對合理沉沒度條件下生產，發揮油井的最佳效益，達到油田合理開發的目標，對今后抽油機井不合理沉沒度的調整具有指導意義。

沉沒度；泵效；調參

在抽油機井生產管理與工況分析過程中，抽油泵的沉沒壓力及其所對應的沉沒度是有桿抽油設備工作優劣的重要指標。合理的沉沒壓力要求能夠克服泵吸入口流動阻力，減少氣體對泵效的影響，使下泵深度合理，以降低抽油桿柱和油管柱彈性伸縮引起的沖程損失對泵效的影響。沉沒壓力影響油井產量和井底流壓，確定抽油泵合理的沉沒度，是油井生產中的重要問題之一。

1　影響因素

1.1抽油機井管及桿

1）沖擊載荷。如果油井的沉沒度低，泵在供液不足的狀況下抽汲，在下沖程時，柱塞與液面產生的液擊，會對泵產生較大的沖擊力。造成管柱失穩變形，抽油桿和油管之間接觸摩擦造成的桿管偏磨。

2）摩擦載荷。在低沉沒度的狀態下油井連續工作，結蠟比較嚴重。油井結蠟點一般在中上部，而在下沖程時，因活塞受泵內液體的摩阻和上部桿柱在結蠟點的阻力作用而發生彎曲，使得彎曲轉矩值增大，加速了桿柱的螺旋扭曲。

1.2生產壓差

沉沒度太低，生產壓差就大，地層容易出砂；沉沒度偏低，當泵來回抽汲時，液體產生渦流而使從地層出來的砂礫懸浮在泵底吸入口，容易被活塞抽到泵筒里而卡泵。

1.3泵效

對于一些套壓、沉沒度較低的井，當井底流壓較低時，泵吸入口壓力較低，氣液比上升，泵筒內的游離氣體增加，致使泵的充滿系數降低［1］，使泵效下降。單組分氣體在液體中的溶解度遵循以下定律。

式中：

R——單位體積液體中溶解的氣量，m3；

P——溶解壓力，MPa；

α——氣體溶解系數。

由于天然氣是多組分氣體的混合物，因此，在原油中溶解時，α不是一個常數，它隨壓力增加而不斷減小。當達到某一值后，α保持不變，這一值就是飽和壓力。在飽和壓力以下時天然氣的溶解度與壓力成曲線關系，當壓力達到飽和壓力以后，就呈直線關系，壓力越低原油中天然氣的溶解度隨壓力變化越大，隨著壓力的升高，溶解度隨壓力的變化越小，逐漸趨于常數。

沉沒度過高會對油田生產產能以及抽油機生產能耗帶來許多不利影響，一是導致沉沒壓力增大，使泵的充滿系數增加，從而引起抽油桿和油管的彈性形變以及泵的漏失量增加，降低泵的有效沖程和容積效率，導致抽油機綜合能耗增大；二是沉沒度過高導致井底流壓增大，生產壓差減小，影響油井產能。加劇油井層間、層內矛盾。三是如果沉沒度過高，油井的流壓增大超過了合理界限時，相對一些薄差油層，由于滲透率低或者地層壓力低，會抑制該層不出液，使該井的產液層層間矛盾突出。而且，當沉沒度超過合理界限后，油井的產量不再增加，系統效率下降。

2　治理措施

2.1沉沒度偏低井

1）調小參數是治理低沉沒度主要手段。抽油機沉沒度較低時，井底流動壓力低，流飽壓差就大，由于氣體流度大于液體流度，將會使油層嚴重脫氣，在油井附近形成脫氣圈，脫氣圈內原油黏度大幅上升，采液指數降低，從而嚴重影響原油最終采收率。為提高油井產量，井底應保持一定的壓力，即流壓應在其臨界壓力點以上。

對于受地層條件的限制，水井無法提高注水、油井供液能力小于產出能力的井，采取調小參數來緩解供排矛盾是比較經濟實用的辦法。同時，抽油機在負荷計算公式中，動載荷為

式中：P動——動載荷，N；

W桿——桿柱在空氣中的質量，kg；

S——沖程，m；

n——沖速，min-1。

由式（2）可見，動載荷與沖速的平方成正比。沖速增加之后，動載荷將按平方的規律增加，這會引起桿柱和地面設備的強烈震動，容易造成損壞。因此，調小參數，還可使抽油機動載荷變小，可有效延長抽油泵使用壽命。

以A井為例，該井測試前沉沒度為26.08 m，2014年9月27日進行調參，沖程由2.5 m調為2.1 m后，沉沒度恢復到204.81 m左右的合理狀態（表1）。

表1　A井調參前后效果對比

2）加強地面管理，合理控制套壓。當采油井套壓較高時，對沉沒度會產生影響。針對套壓高的單井，要根據實際情況，找出導致套壓高的原因，積極采取對策降低套壓。生產中合理控制套管氣，減少氣體影響，提高泵效。采油隊在日常生產中主要采取定期放套管氣的策略，放套管氣在短期內對采油井有一定效果，但由于實際生產中做不到對套壓的隨時監測，而且該方法對改善低沉沒度并無明顯效果。因此，不能作為治理低沉沒度井的主要策略。

3）減小泵徑，降低抽汲能力。當采油井泵徑較大，沖程、沖速均已最低，而長期低沉沒度的井，可考慮換小泵，降低抽汲能力，使液面恢復合理。

4）增大連通水井注水能力。對于一些長期低沉沒度井，可以考慮從連通水井出發。若注水層位連通性好，可進行方案提水；若注水層位物性差，可考慮對水井進行大修、酸化或壓裂。水井注水量增大，可顯著改善連通油井狀況，使沉沒度升高。

以B井為例，該井與水井C連通，水井大修提水前，油井長期供液不足，2014年8月4日水井大修后進行重配提水，由原來的日注0 m3調整為40 m3，調整后該井見效明顯（表2）。

表2　B井連通水井提水前后效果對比

5）對油層壓裂可使液面升高。當地層某些層位由于滲透率低或油層堵塞導致不出油，而該層又有較可觀的采油效果時，可考慮對油井進行壓裂。油井壓裂后，可明顯提高供液能力，在提升產量的同時，也可使沉沒度升高。以D井為例，壓裂前沉沒度低，流壓低，導致油層脫氣，氣影響嚴重，泵效僅有22.28%。2014年7月5日，該油井進行壓裂改造，壓裂后沉沒度上升到203.81 m，泵效提高到69.56%，措施改造效果明顯（表3）。

表3　D井壓裂前后效果對比

2.2沉沒度偏大井

1）調大參數降低沉沒度。當油井沉沒度高時，井底流壓大，生產壓差小，易導致油層不出油現象的發生，治理高沉沒度井十分重要。抽油機調大參數時盡量不調沖速，在滿足產量要求的前提下，應盡量調大沖程。采用長沖程有以下優點：沖程大可按比例地增加泵的排量，在井內液流充足的條件下，可以降低動液面以提高油井產量；沖程增加后，由于減少了防沖距與沖程的比值，因而減少了氣體的不良影響，可以提高抽油效率；活塞移動速度快，對于已受到磨損的泵，可以減少液體的漏失量，延長抽油泵的使用壽命。以E井為例，該井2014年7月9日調大沖程后，沉沒度持續下降，取得了明顯的效果（表4）。

表4　E調參前后效果對比

2）換大泵徑，增加抽汲能力。當抽油機沖程、沖速均已最大，井口泵效好時，可考慮換大泵來降低液面。以F井為例，該井2014年8月31日換大泵（泵徑由44 mm換至57 mm）完井，換泵前后效果對比，見表5。

表5　F井換大泵前后效果對比

該井換泵后降參啟抽，不但沉沒度恢復到合理范圍，由于沖速降低，減少了動載荷，也對泵況起到了保護作用。

3）檢泵處理。采油井在正常生產中，往往會因為各種原因導致泵漏失、桿斷等，當發生這種情況時，要及時進行檢泵作業，泵效變好后，沉沒度就會明顯下降。當然，生產井要嚴格監測電流變化，對于易結蠟、載荷變大的井，要及時打化清或加藥處理，若處理不及時，也會導致泵漏失。

4）連通水井控水。對于一些高沉沒度井，若同時含水較高，可考慮通過對連通水井進行方案控水的措施來降低沉沒度；若某些層位發生“指進”現象，也可以進行調剖。通過對連通水井的治理，可有效降低連通水井的沉沒度。以G井為例，該井與H水井連通，水井未調剖前，該井長期高液面，2014年4月4日水井進行方案控水（表6）。

表6　G井連通水井提水前后效果對比

5）通過堵水改善沉沒度。某些油井由于某些層位含水較高，而該井產液量又高，同時具有接替層，則該井可考慮進行堵水。堵水后，可使油井在產油不受到大的影響的情況下，使產液、含水明顯下降，同時也可明顯降低該井沉沒度。

2.3治理效果

將沉沒度分為小于100 m、大于或等于100 m、小于或等于400 m、大于400 m共3個級別，分別統計采油一礦治理前后抽油機井沉沒度分布情況（圖1）。

圖1　治理前后不同沉沒度級別油井井數分布

通過各項治理，沉沒度合理區的井數由542口增加到604口，不合理區的井數，沉沒度治理工作取得了顯著效果。

3　結論

1）抽油機井保持合理的沉沒度是正常生產的重要保證，因此日常要對油井經常跟蹤觀察。

2）調參是采油隊日常治理沉沒度的最主要手段。為避免對泵的損壞，調小參數要及時；調大參時，要遵循“長沖程，低沖速”的原則，盡量減小動載荷。

3）采油井生產情況復雜，對沉沒度不合理井，要綜合分析多方面因素，找出主要影響因素，制定最合理措施。

4）日常調整不要只以沉沒度為準，要多加考慮其他指標。

5）采油隊要完善對生產井的管理，定期放套管氣、及時監測電流、打化清，保持泵效，對保持合理沉沒度也有很大幫助。

［1］路勇，李俠，黃耀達.有桿泵合理沉沒度的確定［J］.內蒙古石油化工，2008（5）：103-105.

（編輯王古月）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.013

陳宏艷，工程師，2004年畢業于東北石油大學（電氣工程及自動化專業），從事機采管理工作，E-mail：hxiaodai@126.com，地址：大慶市第五采油廠，163513。

2015-12-09