井口回壓對系統效率和泵效的影響

羅日蕾（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

井口回壓對系統效率和泵效的影響

羅日蕾（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

隨著地面管線工藝流程的簡化設計，環、樹狀流程的應用。采出井回油壓力因原油黏度增加、管徑變細等原因不斷升高，機采井的平均回油壓力由原來的0.3 MPa左右升至了0.7～0.9 MPa。在實際生產中發現回油壓力對油井的能耗及產液量造成了很大影響，回壓升高后單井能耗升高、產液明顯下降。因此，為保證抽油機井系統低能耗合理運行，井口回壓應控制在0.7 MPa以下。通過理論和現場試驗研究確定了機采井井口回壓的合理界限，為以后合理降回壓，降低生產能耗，提高油井產量有重要意義。

回油壓力；產量；泵效；系統效率

回壓反映從油井到計量站之間地面管線中的流動阻力，是采油生產管理中的一項重要參數，由于諸多因素影響，時常發生回壓高停井，影響產量的問題。因此，研究高回壓井產生的原因，回壓升高對油井能耗和產量的影響，對合理優化機采系統和集輸系統，降低生產能耗，提高油井產量有重要意義。

1 井口回壓影響因素

回壓的高低直接影響機采井的工作狀況，回壓過高，產生憋壓現象，同時增加機采井的能耗。回壓高低從側面反映出地面管道的流體運行狀態，油井實際產出流體為油水混合液體及氣體，為方便研究，將集油管網中的流體簡化為純油，流動狀態簡化為圓管層流，根據圓管層流流動水力損失計算公式及流量與流速關系得

式中：hf——水力損失，MPa；

μ——流體黏度，MPa·s；

Q——圓管流量，m3；

L——管長，m；

ρ——流體密度，kg/m3；

g——重力加速度，cm/s2；

d——管徑，mm。結合生產實際分析，高回壓井產生主要原因有以下四個方面：

1）原油黏度大，冬季溫度降低，結蠟嚴重，導致管徑變細。

2）油井與計量間距離遠，集輸管線過長。

3）油井產液量增加或集輸井數增加，部分管線內徑與集輸液量不匹配。

4）部分管線埋地深度不夠等各類因素的共同影響。

2 系統效率及泵漏失量的影響分析

對于抽油機井來說，井口回壓的存在增加了抽油泵排出口壓力，抽油泵排出口壓力升高，一方面加大了抽油泵柱塞載荷與抽油機懸點載荷，導致抽油機井能耗上升；另一方面增加了抽油泵漏失量和沖程損失，導致泵效降低、油井減產。

2.1 回壓對系統效率的影響

當井口回壓升高時，抽油機舉升井筒內液體所受阻力隨之增加，同時油管內液體壓縮程度變大，液體密度增加，油管內液柱重量同比增加，導致抽油機懸點載荷增大，電動機能耗隨之升高。

現場應用模擬回壓裝置分別控制回壓，壓力穩定后測試電參數，試驗數據表明，回壓下降0.3 MPa時，A井日耗電由241.44 kWh下降到215.11 kWh，下降了26.33 kWh（表1）。

現場選取不同區塊的50口井試驗平均回壓與系統效率關系，當回壓由0.9 MPa下降到0.4 MPa時，系統效率由13.5%上升到15.7%，當回壓控制在0.7 MPa以下時，日耗電波動幅度不大；當回壓超過0.7 MPa后，日耗電呈直線上升，且上升幅度很大（表2）。

表1 A井回壓與系統效率關系

表2 50口井平均回壓與系統效率關系

2.2 回壓對泵效的影響

抽油泵泵效的影響因素是多方面的，但主要是漏失量、抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮及充滿系數的影響三個方面。由于充滿系數是和井底供液能力相關，供液能力和回壓無關，因而回壓對充滿系數無影響[1]。

2.2.1 對漏失量的影響

抽油泵的漏失量主要有：活塞和泵之間的間隙漏失、游動閥漏失、固定閥漏失三部分組成，閥的漏失量主要和閥的工作狀態和原油物性相關，因而回壓對閥漏失量可以不做考慮[2]。

抽油泵間隙漏失量的計算公式：

式中：q——抽油泵間隙漏失量，cm3/s；

D——泵徑，cm；

v——物體的運動黏度，cm3/s；

I——活塞長度，m；

ΔH——活塞兩端的液體壓差，MPa；

g——重力加速度，cm/s2；

e——柱塞與泵筒徑向間隙，cm；

Vp——活塞運動速度，cm/s。

根據公式（2）可知，漏失量與活塞兩端的液體壓差ΔH成正比關系，活塞下部的壓力為沉沒壓力，與井口回壓無關；活塞上部的壓力來源于液柱，而井口回壓作用在液柱上，最終作用在活塞上；且井口回壓升高，使得井筒內氣液兩相流密度增加，最終導致活塞上部壓力增加。所以，在泵徑及抽油桿組合一定情況下，當井口回壓上升時，活塞兩端液體壓差增加，漏失量增加[3-4]。

現場應用罐車模擬回壓量油計量B井在不同回壓值生產的產量，該井原始回壓為0.9 MPa，分別控制回壓為0.5 MPa和1.5 MPa，當壓力穩定后進行產量計量，每次量油2 h，采用稱重的方法計算每次量油結果，現場試驗表明，回壓升高1 MPa時，B井日產量下降1.56 t（表3）。

表3 B井不同回壓值量油情況

2.2.2 對抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮的影響

由于井口回壓作用于液柱上，使得作用在抽油桿、管上的載荷增加，增加抽油桿、管的彈性伸縮，增加沖程損失，降低泵效。另一方面，液柱壓力增加使得原油中溶解的氣體析出量減少，氣液兩相流體的密度增加，液柱的載荷進一步增大，又會增加抽油桿、管的彈性伸縮，使泵效降低[5-6]。

2.2.3 現場試驗

選取不同區塊沉沒度在合理范圍內，產液量穩定的12口井，分別調節井口回壓上升1、2、3 MPa情況下，現場憋泵，測試泵效損失量（表4）。

表4 回壓增加與泵效損失量關系

應用統計分析方法對現場憋泵損失量回歸分析，泵效與井口回壓成線性關系，井口回壓每增加1 MPa，模擬 1#～7#井的泵效損失量在 2%～3%（圖1）。

圖1 1#～7#井口回壓與泵效關系

3 結論與認識

1）通過現場試驗，確定合理回壓值應小于0.7 MPa，當回壓超過合理值后，日耗電呈直線上升，且上升幅度很大。

2）井口回壓升高，增加懸點載荷，降低泵效。

3）井口回壓每增加1 MPa，泵效損失量在2%～3%，現場摸索回壓與泵效成線性關系，井口回壓越大，泵效越低。

[1]陳濤平，胡靖邦.石油工程[M].北京：石油工業出版社，2000：280-290.

[2]王鴻勛，張琪.采油工藝原理[M].北京：石油工業出版社，1996：25-32.

[3]董世民，馮娜娜，張偉.抽油泵柱塞與泵筒間隙漏失量計算方法的研究[J].石油機械，2006，34（11）：20-23.

[4]張曉東，謝先華，李正耀，等.抽油機井泵效影響因素之主成分分析法[J].西南石油大學學報（自然科學版），2011，33（5）：176-180.

[5]何毅，郭靖，范原搏，等.長慶油田井口高回壓影響因素及治理措施[J].石油工程建設，2010（3）：124-126.

[6]趙新智，李文學，李永明.高回壓井組的綜合治理[J].油氣田地面工程，2007，26（5）：23-24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.009

2016-11-15

（編輯 鞏亞清）

羅日蕾，工程師，2008年畢業于大慶石油學院(石油工程專業)，從事采油工程機采井管理、機采節能管理工作，E-mail：luorilei@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區第七采油廠工程技術大隊，163517。