聚合物驱抽油井负荷变化规律

蒋玉梅1中国石油大学（北京）； 2大庆油田采油四厂

聚合物驱抽油井负荷变化规律

蒋玉梅1；21中国石油大学（北京）； 2大庆油田采油四厂

聚驱油井采出液随注入聚合物的不断增加，采聚浓度接近线性递增。通过对杏4～6面积聚驱北部区块采聚浓度分析发现，聚驱采聚浓度整体变化趋势表现为见聚—缓升—快速上升—平稳上升。随着见聚浓度的上升，抽油机井悬点最大载荷上升，最小载荷下降，且最小载荷变化较大。为了降低扶正器对抽油机井负载的影响，今后应继续开展不同井合理扶正器间距和数量的研究，并开发新的防偏磨技术。沉没度变化对聚驱抽油机井负载变化影响较大，生产中可通过对沉没度的调整来控制抽油机负载，从而减少检泵井次。

聚驱；负载；流变性；见聚浓度；扶正器

杏北开发区聚驱目前已进入工业化开采，由于采出液见聚及下入扶正器等因素的影响，聚驱抽油机负载变化大，聚驱检泵周期与水驱相比较短，作业成本增加。聚驱注入阶段不同，生产特征变化显著不同。统计各注入阶段抽油机井载荷变化，从沉没度、扶正器、采出液见聚浓度等方面对聚驱抽油机井负载变化进行分析。

1 采出液的流体性质

聚合物驱与水驱的根本区别是井筒中流体的组分和性质发生了变化，这是造成聚合物驱与水驱采出井下设备受力状况发生变化的根本原因。

对实际油井采出液和室内配置的聚驱采出液采用流变仪进行了流体性质测试，从测试结果可以看出，聚合物驱油井采出液流变特性符合幂律定律。

同时利用管流实验装置进行了垂直管流实验，由实验结果可知，实验中聚合物─原油混合液的流动规律符合幂律流体流动规律，其形式为

式中κ为稠度系数（Pa·s）；n为流性指数。

2 见聚浓度对负载的影响

聚驱油井随注入聚合物的不断增加，采出液采聚浓度接近线性递增。通过对杏4～6面积聚驱北部区块采聚浓度分析发现，聚驱采聚浓度整体变化趋势表现为见聚—缓升—快速上升—平稳上升，见图1。

聚驱时，采出液体中由于聚合物的存在，使得采出液流变特性表现出明显的非牛顿流体特点，水相的黏度明显增大，原油与聚合物溶液容易形成乳状液。形成乳状液后，混合液的黏度将增加，导致油井生产过程中的各种摩阻增加，抽油杆受力条件变差，疲劳加剧；同时，抽油杆柱下行阻力增加，使得抽油杆柱弯曲变形，造成偏磨。

在杆管环空中油井产出液黏度计算公式为

μp为聚合物溶液的表观黏度，与混合液在管中流动的等效剪切速率和聚合物溶液的浓度有关，计算公式如下

式中H为聚合物溶液的稠度系数（Pa·sn）；n为聚合物溶液的流性指数；为混合液在油管抽油杆环空中流动时的剪切速率（1/s）。

图1 聚驱油井采出液见聚浓度变化曲线

如：X4-D1-P916井2004年11月投产，2005年11月见聚，见聚浓度61.6 mg/L，从功图变化可以看出，见聚后功图变得肥大。2005年12月与9月对比，上载荷增加10.04 kN，下载荷下降8.71 kN，交变载荷增加20.14 kN。

利用上述公式和室内实验结果，进行了聚驱采出液黏度和聚驱油井不同见聚浓度的负载计算，同时对现场相似条件的聚驱油井不同注入阶段载荷进行统计分析。由计算和分析结果可知，随着见聚浓度的上升，抽油机井悬点最大载荷上升，最小载荷下降，且最小载荷变化较大。由于聚驱见聚，负载增加，杆管偏磨、卡泵、脱节器坏井增多，使聚驱油井检泵率上升，作业成本增加。

3 扶正器对抽油机井负载的影响

聚合物驱油井，由于采出液中聚合物的存在，使得混合液的黏度大幅度增加，增大了杆柱的下行阻力，较易发生杆－管偏磨。现场普遍采用安装扶正器的方法，在很大程度上缓解了偏磨现象。但是，在抽油杆柱上安装扶正器后，会影响抽油机的悬点载荷。

3.1 室内带扶正器管流实验

按照实际油井油管内径、扶正器尺寸、抽油杆外径、扶正器间距之间的比例关系，用有机玻璃做成扶正器模型，安装在细钢管上，进行管流实验。试验结果表明：在抽油杆上加扶正器后，油管中流道是变径的环型空间，在相同的流速下，抽油杆加接箍式扶正器再加插入式扶正器后产生的压降最大，其次是抽油杆加接箍式扶正器后产生的压降，没有扶正器的抽油杆产生压降最小。根据实验数据可建立油井带扶正器不同含水、不同见聚浓度的垂直管流数学模型。

聚驱油井带接箍和插入式扶正器垂直管流压降模型为

3.2 现场生产数据分析

统计杏4～6面积聚驱5年来不同扶正器的载荷变化规律，下扶正器后，最大载荷上升，最小载荷下降，详见表1。

以一口井为例，计算了扶正器对悬点载荷的影响。该井下泵深度950 m，采用22 mm抽油杆，泵径70 mm，冲程5 m，冲数6 min-1，含水率0.9。由计算结果可知，复合扶正器、接箍式扶正器对载荷的影响很大，且随着聚合物浓度的增加，对载荷的影响程度增大，其中复合扶正器的影响最大。可以说，安装了扶正器，在防止杆－管偏磨的同时，使得杆－管的受力状况变差，疲劳加剧，尤其是采出液中聚合物浓度高时，这种影响会更为严重。

表1 应用接箍扶正器和插入式扶正器前后载荷变化

4 沉没度对抽油机井负载的影响

在聚驱开发过程中，驱替体系黏度增加，加之聚合物在油层孔隙中的吸附捕集作用，流动阻力逐渐增加，平均沉没度持续下降，并逐步趋于稳定。其中2004年上半年由于限产原因，沉没度曾回升至600 m以上，下半年提液增产沉没度再度下降，目前稳定在250 m左右。

随沉没度下降，抽油机悬点最大载荷增加，最小载荷减小。分析杏4～6面积聚驱抽油机井悬点载荷随沉没度的变化关系发现，最大悬点载荷随沉没度上升呈逐步降低趋势，反之最小悬点载荷逐步上升。

悬点最大载荷经验公式为Wmax=-0.028 9L+70.793；悬点最小载荷经验公式为Wmin=-0.00 82L+15.72。

5 结语

（1）安装扶正器虽然在一定程度缓解了偏磨，但安装扶正器的井生产载荷要高于不安装扶正器的井，安装不同的扶正器抽油机井负载不同。为了降低扶正器对抽油机井负载的影响，今后应继续开展不同井合理扶正器间距和数量的研究，并开发新的防偏磨技术。

（2）随着见聚浓度的上升，抽油机井负载增加，油井检泵率上升，作业成本增加。

（3）沉没度变化对聚驱抽油机井负载变化影响较大，生产中可通过对沉没度的调整来控制抽油机负载，从而减少检泵井次。

（4）聚驱生产周期的规律决定了聚驱抽油机井负载变化频繁，幅度较大这一特性。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.017

（栏目主持 杨 军）