高含水期油井泵效制約因素與提液增效對策

邱艷+張樂+楊青+王龍

摘 要：泵效是衡量抽油機井管理水平的重要指標，有桿泵抽油系統在國內外油田的應用最為廣泛，但其泵效一般較低，偏磨程度、抽汲參數是否匹配、抽油泵沉沒壓力、舉升深度是否合理對泵效的影響相對較大。

關鍵詞：泵效；抽油機井；有桿泵；管理水平

隨著油田逐漸進入開發后期，由于地層能量的不足，油田開發逐漸轉入人工舉升階段。隨著近年來機械采油設備制造技術的迅猛發展舉升方式的種類日益增多，設備的適應性也越來越強。其中：油井泵效是衡量抽油機井管理水平的重要指標，有桿泵抽油系統在國內外油田的應用最為廣泛，但其泵效一般較低，偏磨程度、抽汲參數是否匹配、抽油泵沉沒壓力、舉升深度是否合理對泵效的影響相對較大。近年來隨著地層壓力的不斷下降，油田動液面逐漸降低，泵掛深度小于1000m 的常規性的抽油機工藝技術，已不能滿足生產的要求。用加深泵掛、合理增大生產壓差的方法來提高單井產量是行之有效的方法。雖然泵掛加深后，使泵的沉沒度加大，可以提高泵的充滿系數，對增產有利。但綜合來看，泵掛加深后帶來的不利因素還是較多的。例如：管桿柱增長，使抽油機的懸點載荷增加，機器不堪重負；管桿柱增長，會使泵的沖程損失增加；管桿柱增長，液柱壓力加大，也會使柱塞與泵筒間隙處的漏失量加劇。上述因素都會使泵效降低，對增產不利。

1 沉沒度對有桿泵舉升井泵效影響研究

沉沒壓力的大小不僅影響著抽油泵的效率，而且還影響著油井產量與整個機采泵效，如何確定合理的沉沒壓力對提高抽油泵效來說是至關重要的，但是由于沉沒壓力與泵效、產量及泵效之間關系的復雜性，使得沉沒壓力的確定變得十分困難。抽油機泵效隨抽油泵的有效揚程的增加而增加，對于泵掛深度一定的油井，若沉沒度大，產量增加，抽油泵有效揚程降低；沉沒度小，有效揚程雖然增大，但泵效降低，產量下降。因此，要想提高泵效，在滿足泵沉沒度壓力的條件下，盡量提高泵的有效揚程，即降低液面。這個結果告訴我們，選擇合適的沉沒度非常重要。合理沉沒度要根據各區塊的含水、氣液比、泵充滿系數等因素通過研究或結合生產經驗來確定。 就油田而言，根據近幾年來的現場經驗和軟件分析，在不明確合理沉沒度的情況下，對于大部分注水見效井，沉沒度在 400～500m 就比較合適。對于高氣液比井沉沒度選 700～800m 比較合適。在合理沉沒度下，抽油泵的舉升效率較高，否則泵的舉升效率降低。

2 舉升深度對抽油機井泵效影響研究

舉升深度對不同泵徑的影響可通過軟件計算如下： 從圖中曲線為下入深度對φ38mm泵泵效的影響）可以看出，對于φ38mm的泵，隨著舉升深度的增加，泵效增大，泵效與舉升深度呈線性關系；從圖中第三條曲線為下入深度對φ57mm泵泵效的影響）可以看出，對于φ57mm的泵，在舉升深度小于2000m時，泵效隨著舉升深度增加而非線性關系增大，但在舉升深度大于2000m時，隨著舉升深度的增加，泵效卻呈現下降趨勢。

圖1 下入深度對φ38mm泵泵效的影響

圖2 下入深度對φ57mm泵泵效的影響

3加深泵掛、提高泵效、延長檢泵周期對策

針對深抽井如何加深泵掛、提高泵效、延長檢泵周期等一系列問題。采用高強度抽油桿，成功地將泵下到2500m，并且研制出了適合油田深抽生產的雙泵筒深抽泵。雙泵筒深抽型抽油泵就是在常規泵的工作泵筒上、下接箍之間加載一個外泵筒，而工作泵筒僅靠底部固定于外泵筒內，這樣就避免了工作泵筒因受外力而發生的縮徑或彎曲變形，從而實現深抽效應。

（1）超高強度抽油桿。隨著油田后期開發，由于油田斷塊的復雜性，受注水狀況影響地層能量兩極分化嚴重，目前油田應用抽油桿多為 D 級桿，受桿強度限度，對高液面和低液面井進行有效提液強度有限。引進了 HY 超高強度抽油桿，并在偏磨嚴重井防偏、大泵強采、深抽提液方面應用獲得成功。 HY 超高強度抽油桿與一般 D 級桿相比較具有更高的抗拉強度（980～1200Mpa）和更高的表面硬度（HRC42-58），強度比同規格的 D 級桿提高 25～30%。同時具有彈性好、抗彎、耐磨等優點，通過應力計算相同桿級組合同泵徑泵掛下入深度大大增加，小規格的超高強度抽油桿可以代替大規格的 D 級桿使用，可以較好滿足大泵強采、深抽提液需求。 應用全部為 7/8″+3/4″兩級桿組合，平均單井日增液 8.9t/d，日增油 0.7t/d，平均泵效提高 17.4%，平均載荷下降 11.4/11.1KN，平均電流下降 9A。（2））雙泵筒深抽泵。①雙泵筒深抽型抽油泵主要由工作泵筒、外泵筒、導引接箍、上下接箍總成、柱塞總成、固定凡爾總成等組成，該系列泵最大外徑為φ89mm。②工作原理。雙泵筒深抽型抽油泵抽汲原理和常規泵抽汲原理相同。 當柱塞在拉桿作用下下行至泵筒口部時，應放慢下行速度，使柱塞下部凡爾總成順利通過泵筒上部接箍、導引接箍至工作泵筒內。 a、下沖程：當柱塞在拉桿作用下繼續下行時，泵下端的固定凡爾閥副關閉，柱塞的游動凡爾閥副開啟，油液順柱塞內腔上行至泵筒腔內。 b、上沖程：當柱塞在拉桿作用力下上行時，泵下端的固定凡爾閥副開啟，柱塞的上、下游動凡爾閥副關閉，油液在柱塞抽吸力作用下，從固定凡爾進入到泵筒內。 c、出油過程：進到泵筒內的油液，在柱塞下行時通過柱塞內腔到達泵筒上腔，柱塞上行時帶動油液上行直至油管內，整個抽汲過程完成。

4 結束語

隨著抽油機井井數增加，以及提高抽油機效率，依靠優化工藝配套來穩產就顯得尤為重要，對已經實施轉抽油機采油的井位和油田原有抽油機井的配套工藝進行分析，然后針對不同的井分類研究提液最佳配套工藝組合。

參考文獻：

[1] 國內油田抽油泵應用工況及失效形式綜述[J]. 閆學峰，檀朝東，周曉東. 中國石油和化工. 2008（18）

[2] 保證抽油泵高效工作的對策及技術研究[J]. 何忠強，楊雪. 中國石油和化工標準與質量. 2013（02）