油井泵效與壓力變化關(guān)聯(lián)性分析及應(yīng)用

王立

摘要：油田存在一定數(shù)量的高回壓、低泵效區(qū)塊，給生產(chǎn)技術(shù)分析與管理帶來了一定的挑戰(zhàn)。井口回壓作為井口采出流體進(jìn)入分離器的動力，是油田生產(chǎn)流程中井下系統(tǒng)與地面系統(tǒng)的銜接點(diǎn)?；貕旱拇笮『侠砼c否，對整個系統(tǒng)的高效合理運(yùn)行有著重要的作用。井口回壓關(guān)系著井口產(chǎn)液量、抽油設(shè)備能耗及產(chǎn)能建設(shè)投資等問題。為了合理優(yōu)化機(jī)采系統(tǒng)，達(dá)到效益最大化，本文分析了井口回壓對油管內(nèi)流體密度、抽油泵漏失等因素的影響，進(jìn)而確定井口回壓與泵效的量化關(guān)系，形成計算程序，為生產(chǎn)管理人員提供了有利技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：回壓變化;油井泵效;量化關(guān)系;措施制定

本文主要根據(jù)油田稀油井的實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)，建立抽油井回壓與泵效關(guān)系的理論計算模型。模型主要考慮了井口回壓變化對沖程損失及漏失量的影響，進(jìn)而對抽油泵泵效的影響。在敏感性分析中主要分析了氣液比、泵掛深度、動液面深度、抽油泵間隙以及含水率對泵效的影響。通過研究確定了井口回壓對泵效關(guān)系影響比較顯著工況，為相關(guān)生產(chǎn)措施實(shí)施提供參考。

1引言

回壓通過對抽油泵筒與柱塞的間隙漏失量以及沖程損失大小的影響進(jìn)而對泵效產(chǎn)生影響，影響程度跟油井的具體狀況有關(guān)。井口回壓對泵效影響的具體數(shù)量范圍;（2）井口回壓對泵效影響比較顯著的條件或工況類型。研究認(rèn)為：泵效與井口回壓基本成線性關(guān)系，井口回壓越大，泵效越低，井口回壓增加1 MPa，泵效降低 1%～2%^。本文對回壓泵效關(guān)系中敏感性相關(guān)因素如氣液比、泵掛深度、動液面深度、抽油泵間隙以及含水率的影響進(jìn)行了深入的計算分析，并確定了回壓對泵效關(guān)系影響比較顯著的幾類工況。

2 抽油井泵效分析方法

抽油井泵效的計算公式如下：

式中：n_氣?—抽油泵吸入口處自由氣和溶解氣對泵效的影響系數(shù);n_變?—抽油桿和油管的彈性變形對泵效的影響系數(shù);n_漏?—原油通過泵柱塞和泵筒間隙以及通過泵閥和閥座孔等處漏失量對泵效的影響系數(shù)。（1）井口回壓對抽油泵漏失的影響，主要是通過改變柱塞上部壓力進(jìn)而改變柱塞兩端壓差來實(shí)現(xiàn)的。（2）井口回壓對沖程損失的影響，沖程損失的動態(tài)影響因素是柱塞上的液柱載荷，回壓的變化會影響油管內(nèi)多相流態(tài)的分布，即氣相液相在油管內(nèi)的比重，當(dāng)回壓增加時油管內(nèi)液相含量增加，因此作用在柱塞上的液柱載荷會發(fā)生變化進(jìn)而沖程損失發(fā)生變化。因此，井口回壓對泵效影響的主要計算步驟如下：第一步：計算抽油泵排出口壓力;計算方法：Beggs-Brill方法，以井口回壓為起點(diǎn)，向下迭代計算至泵排出口，主要影響因素：產(chǎn)液量、氣液比、流體物性等。第二步：計算上沖程柱塞上下兩端壓差;泵入口壓力計算，主要影響因素：套壓，動液面等。第三步：計算沖程損失;第四步：計算間隙漏失量。

3 敏感因素分析

根據(jù)上文的方法，應(yīng)用油田區(qū)塊的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)因素的敏感性計算，為了便于分析，根據(jù)計算結(jié)果，分別繪制了回壓與漏失量及沖程損失的關(guān)系曲線。分析的敏感因素主要有：氣液比、泵掛深度、動液面深度、抽油泵間隙以及含水率。

3.1 氣液比敏感性分析

回壓取值范圍：0.5-3.5 MPa;氣液比取值范圍：5-100 m 3 /m 3 ;抽汲參數(shù)：32-3-5 泵徑（mm）-沖程（m）- 沖次（1/min），其它數(shù)據(jù)取值如表 1所示。計算分析回：壓在0.5-3.5 MPa 之間時，泵漏失量約為0.04-0.35m 3 /d，沖程損失0.02-0.24m。回壓越低，氣液比越高，回壓對漏失量及沖程損失影響幅度越大。對于低氣液比的油井而言，回壓對漏失量及沖程損失影響幅度變化不大，其關(guān)系接近于平緩直線。主要原因?yàn)椋簩τ谳^高的氣液比的油井而言，提高回壓后，油管內(nèi)液柱密度顯著增加導(dǎo)致泵上壓力及柱塞兩端壓差顯著增加，繼而漏失量和沖程損失顯著增加。

3.2 泵深敏感性分析

計算結(jié)果分析：回壓在0.5-3.5MPa之間變化時，泵掛深度為1600m，動液面在1200m的組合，漏失量和沖程損失最大，漏失量在0.25-0.37m 3 /d 之間，沖程損失在0.16-0.25 m，并隨著泵掛深度的降低漏失量和沖程損失也呈遞減趨勢。主要原因?yàn)椋号懦龤庖罕鹊挠绊?，影響漏失量的主要因素為柱塞兩端壓差，由于沉沒度不變，所以，柱塞下部壓力不變，所以由于泵掛深度的增大導(dǎo)致柱塞上部壓力增大，進(jìn)而使柱塞兩端壓差增大，由于漏失量和沖程損失與柱塞兩端壓差呈線性關(guān)系，因此漏失量和沖程的損失也相應(yīng)增大。

3.3 動液面敏感性分析

動液面分析采用了固定泵掛深度下的敏感性分析，回壓取值范圍：0.5-3.5 MPa;其它數(shù)

據(jù)取值如表 3所示?；貕喝≈捣秶?.5-3.5 MPa;計算結(jié)果分析：從以上曲線可以看出，回壓在 0.5-3.5 MPa 之間變化時，泵掛深度為1200m，動液面在 1000m 的組合，漏失量和沖程損失最大，漏失量在0.22-0.32 m 3 /d 之間，沖程損失在 0.12-0.19 m 之間，并隨著動液面深度的降低漏失量和沖程損失也呈遞減趨勢。主要原因?yàn)椋河捎跉庖罕扰c沖程沖次固定不變，所以影響柱塞上部壓力的因素不變，而隨著動液面深度的降低，沉沒度增加，柱塞下部壓力也相應(yīng)增加，柱塞兩端壓差相對減小。由于漏失量和沖程損失與柱塞兩端壓差呈線性關(guān)系，因此漏失量和沖程損失隨著動液面的增加相應(yīng)增大。

3.4 泵間隙敏感性分析

計算結(jié)果分析：從曲線可以看出采用Φ 38mm 抽油泵，回壓在 0.5-3.5 MPa 之間時，當(dāng)泵間隙變大時漏失量顯著增加。泵隨著使用時間的增加，當(dāng)泵間隙變大，回壓對漏失量有著顯著的影響。泵間隙對沖程損失的影響可以忽略。

3.5 含水率敏感性分析。計算結(jié)果分析采用Φ 38mm 抽油泵，回壓在 0.5-3.5 MPa 之間時，當(dāng)含水率變大時漏失量明顯增加。含水增加意味著流動性增加，井液越容易漏失。含水率對沖程損失的影響在稀油井中基本可以忽略。因?yàn)楸疚难芯繉ο笾饕窍∮停虼宋醋稣扯鹊拿舾行苑治?，而此處含水率的敏感分析代表了井液綜合粘度的敏感分析。

4 研究結(jié)論

結(jié)果證明：井口回壓對影響泵效較大的油井工況主要有以下幾類：（1）對于中高氣液比井（氣液比超過 80m 3 /m^3）而言。回壓越低，氣液比越高，回壓對漏失量及沖程損失影響幅度越大。隨著回壓的升高影響幅度不大。（2）維持合理沉沒度的條件下，泵掛越小，回壓對漏失量及沖程損失影響越大，但回壓對泵效的影響幅度基本穩(wěn)定。（3）對于低沉沒度油井，隨著沉沒度的降低，回壓對漏失量及沖程損失影響越大，但回壓對泵效的影響幅度基本穩(wěn)定。（4）對于免修期較長的油井，隨著泵筒與柱塞的間隙的增加，間隙漏失量隨回壓的增大，顯著增大，對于這類油井回壓對泵效的影響非常明顯。對于高含水油井，漏失量隨回壓的增大，變化比較明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文等.井口回壓對抽油井泵效影響規(guī)律研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2016，21（8）：5800～5802.