不同含水油井合理沉沒壓力分析與提效對策

李偉　谷景華

摘 要：影響泵效四個方面中充滿程度是泵效的最主要影響因素，充滿程度的單因素敏感性分析表明沉沒壓力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潛力。近年來在老井產量不斷遞減，新井產量低的情況下，提高泵的充滿程度首先需要保證沉沒壓力合理。通過動態調整工作制度，在保證油井供采協調的基礎上，抽油機井泵效指標穩中有升。

關鍵詞：抽油機井；充滿程度；泵效；含水級別；沉沒壓力

為進一步挖潛提高抽油機井泵效的空間，深入剖析泵效主要影響因素，通過理論分析和現場試驗給出了不同含水級別、不同沉沒壓力的泵效對標管理圖版，不同桿柱組合、不同泵深等參數下防沖距調整與泵效的量化關系，為制定單井提高泵效具體措施提供了依據，為高效實施泵效綜合挖潛方案奠定了基礎。泵效上升8.7%。由于各油藏原油物性、泵深、生產參數、含水等差異較大。為了進一步挖潛提高泵效潛力，需要深入剖析泵效主要影響因素，通過理論研究和現場試驗方法明確油田泵效挖潛的量化標準，為制定單井提高泵效具體措施提供依據。

1 泵效影響因素分析

泵效理論計算公式如下：

從泵效理論計算公式可以看出，影響泵效的主要因素為活塞讓出體積過程的沖程損失η1，原油進泵過程的充滿程度影響η2，泵內排出原油過程的漏失影響η3，液體到達地面的脫氣影響η4 四個方面。為了確定影響泵效的四個方面中那個方面是主要影響因素，選取各油藏典型井進行了計算。從計算結果可以看出，漏失、體積收縮系數對泵效影響不大，大部分井充滿程度在 0.5 以下，是影響泵效的最主要方面，其次是沖程損失。為了進一步確定充滿程度的主要影響因素，選取單因素敏感性分析。當活塞在下死點位置時，在泵的活塞下游動閥與固定閥之間有一定的距離，即余隙容積。當抽油泵入口端的壓力低于飽和壓力時，抽汲時氣、液兩相混合進入泵筒內，而氣體進入泵筒內占據一定的體積，必然減少進入泵筒內的液量使泵效降低。泵充滿程度對泵效影響計算公式如下：

式中：k 為余隙比，無量綱；R 為在泵吸入口處的壓力和溫度條件下的氣液體積比，m3/m3； Pc 為沉沒壓力，MPa；Go為地面氣油比，m3/m3；fw為含水率，%；a 為溶解系數，m3/（m3.MPa）； z 為天然氣壓縮因子，無量綱；T 為泵吸入口溫度，K；dc 為套管內徑，mm；dt 為油管外徑，mm；從公式可以看出，泵充滿程度主要與抽油機井沉沒度、余隙比、地面氣油比有關，在其他參數不變的情況下，改變沉沒度、余隙比、地面氣油比單一因素，計算充滿程度影響η2。

從充滿程度的單因素敏感性分析可以得出，沉沒壓力、余隙比、氣油比均是泵充滿程度的敏感性因素。因此，在生產管理過程中需要精確調整沉沒壓力和余隙，減少進泵氣量，提高泵充滿程度，提高泵效，進而提高井筒舉升效率。

2 不同含水級別油井合理沉沒壓力的控制標準

2.1 不同含水級別合理沉沒壓力理論分析

根據上述理論分析，沉沒壓力為泵效的最敏感性因素，也是泵效挖潛的最大潛力，由于溶解系數是沉沒壓力的函數，且單井含水不同溶解系數不同，因此不同含水級別、不同沉沒壓力下的泵效不同。由于原油物性、生產參數、含水等差異較大，為了確定油田不同含水級別下合理的沉沒壓力，將油井含水分為 10%、30%、50%、70%、90%五個級別，來研究沉沒壓力與泵效的關系變化規律。通過綜合的考慮油田油井原油物性參數的影響，選取多口有代表性油井計算不同含水狀態下沉沒壓力與泵效關系，通過疊加處理形成了油田不同含水級別下，沉沒壓力與泵效關系曲線圖。從上面關系圖版可以看出，隨著沉沒壓力的增加，泵效增加，同一含水級別下，當沉沒壓力達到一定值時，泵效曲線上升趨勢逐漸變緩，達到極值。沉沒壓力相同時，含水越高，氣體影響越小，泵效越高。從不同含水級別泵效理論計算結果可看出，不同沉沒壓力下泵效有所不同，但同一含水級別達到最大泵效對應的最佳沉沒壓力卻較為相似，為了方便現場管理不同含水級別對應的合理沉沒壓力及泵效關系概括分類.

2.2 不同含水級別沉沒壓力與泵效關系現場試驗

為了驗證不同含水級別沉沒壓力與泵效關系，在油田開展現場試驗。含水級別分別為 10%、50%、80%，每個級別各 2 口井，從試驗數據可以看出，含水小于 80%井泵效隨著沉沒壓力增加提高明顯，而含水大于 80%井泵效隨沉沒壓力增加變化不大。因此，根據合理流壓、不同含水級別的合理沉沒壓力，進一步優化單井桿柱組合，在保證高泵效同時，能夠實現井筒效率的進一步提高。

3 不同含水級別油井合理防沖距調整標準

理論公式表明含水不同，余隙對泵充滿程度影響不同對于低含水井余隙越小泵效越高，對于高含水井則影響不大，在現場管理過程中我們通過調整泵防沖距來控制余隙大小，因此，我們突破常規經驗管理方法，計算理論防沖距，開展不同含水級別合理防沖距現場試驗。

3.1 理論防沖距計算方法

通過對桿柱組合的受力分析，主要考慮了 3 個方面的因素。抽油桿自重作用下的伸縮量：

理論計算表明，對于泵深小于 1400m 的井，現場經驗防沖距調整數值與理論計算相差均0.4m 以上，存在挖潛潛力。

3.2 不同含水級別合理防沖距現場試驗

開展調整試驗數據表明，含水小于 80%沉沒度大于 170m 的 5 口井泵效由 32.9%提高至 40.6%，提高了 7.7 個百分點；而高含水井及沉沒度低井調整防沖距后沒有效果。因此得出低含水、高沉沒壓力井具有調整防沖距提高泵效的潛力。

4 結論與認識

（1）影響泵效四個方面中充滿程度是泵效的最主要影響因素，充滿程度的單因素敏感性分析表明沉沒壓力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潛力。（2）通過理論分析及現場試驗給出的含水級別在10-30%，30-70%，70-100%井的合理沉沒壓力分別為3.1MPa，2.5 MPa，1.2 MPa。以此為依據，優化單井桿柱組合，在保證高泵效同時，能夠實現進一步提高井筒效率目的。（3）提高泵的充滿程度首先需要保證沉沒壓力合理，在此基礎上對于含水小于 80%井，通過精確調整防沖距減小余隙泵效提高效果明顯，對于含水大于 80%井則影響較小。

參考文獻：

[1] 王鴻勛， 張琪. 采油工藝原理[M]. 石油工業出版社，1989

[2] 萬仁溥. 采油工程手冊（上冊）[M]. 石油工業出版社，2000.9.