井口回压对系统效率和泵效的影响

罗日蕾（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

井口回压对系统效率和泵效的影响

罗日蕾（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

随着地面管线工艺流程的简化设计，环、树状流程的应用。采出井回油压力因原油黏度增加、管径变细等原因不断升高，机采井的平均回油压力由原来的0.3 MPa左右升至了0.7～0.9 MPa。在实际生产中发现回油压力对油井的能耗及产液量造成了很大影响，回压升高后单井能耗升高、产液明显下降。因此，为保证抽油机井系统低能耗合理运行，井口回压应控制在0.7 MPa以下。通过理论和现场试验研究确定了机采井井口回压的合理界限，为以后合理降回压，降低生产能耗，提高油井产量有重要意义。

回油压力；产量；泵效；系统效率

回压反映从油井到计量站之间地面管线中的流动阻力，是采油生产管理中的一项重要参数，由于诸多因素影响，时常发生回压高停井，影响产量的问题。因此，研究高回压井产生的原因，回压升高对油井能耗和产量的影响，对合理优化机采系统和集输系统，降低生产能耗，提高油井产量有重要意义。

1 井口回压影响因素

回压的高低直接影响机采井的工作状况，回压过高，产生憋压现象，同时增加机采井的能耗。回压高低从侧面反映出地面管道的流体运行状态，油井实际产出流体为油水混合液体及气体，为方便研究，将集油管网中的流体简化为纯油，流动状态简化为圆管层流，根据圆管层流流动水力损失计算公式及流量与流速关系得

式中：hf——水力损失，MPa；

μ——流体黏度，MPa·s；

Q——圆管流量，m3；

L——管长，m；

ρ——流体密度，kg/m3；

g——重力加速度，cm/s2；

d——管径，mm。结合生产实际分析，高回压井产生主要原因有以下四个方面：

1）原油黏度大，冬季温度降低，结蜡严重，导致管径变细。

2）油井与计量间距离远，集输管线过长。

3）油井产液量增加或集输井数增加，部分管线内径与集输液量不匹配。

4）部分管线埋地深度不够等各类因素的共同影响。

2 系统效率及泵漏失量的影响分析

对于抽油机井来说，井口回压的存在增加了抽油泵排出口压力，抽油泵排出口压力升高，一方面加大了抽油泵柱塞载荷与抽油机悬点载荷，导致抽油机井能耗上升；另一方面增加了抽油泵漏失量和冲程损失，导致泵效降低、油井减产。

2.1 回压对系统效率的影响

当井口回压升高时，抽油机举升井筒内液体所受阻力随之增加，同时油管内液体压缩程度变大，液体密度增加，油管内液柱重量同比增加，导致抽油机悬点载荷增大，电动机能耗随之升高。

现场应用模拟回压装置分别控制回压，压力稳定后测试电参数，试验数据表明，回压下降0.3 MPa时，A井日耗电由241.44 kWh下降到215.11 kWh，下降了26.33 kWh（表1）。

现场选取不同区块的50口井试验平均回压与系统效率关系，当回压由0.9 MPa下降到0.4 MPa时，系统效率由13.5%上升到15.7%，当回压控制在0.7 MPa以下时，日耗电波动幅度不大；当回压超过0.7 MPa后，日耗电呈直线上升，且上升幅度很大（表2）。

表1 A井回压与系统效率关系

表2 50口井平均回压与系统效率关系

2.2 回压对泵效的影响

抽油泵泵效的影响因素是多方面的，但主要是漏失量、抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩及充满系数的影响三个方面。由于充满系数是和井底供液能力相关，供液能力和回压无关，因而回压对充满系数无影响[1]。

2.2.1 对漏失量的影响

抽油泵的漏失量主要有：活塞和泵之间的间隙漏失、游动阀漏失、固定阀漏失三部分组成，阀的漏失量主要和阀的工作状态和原油物性相关，因而回压对阀漏失量可以不做考虑[2]。

抽油泵间隙漏失量的计算公式：

式中：q——抽油泵间隙漏失量，cm3/s；

D——泵径，cm；

v——物体的运动黏度，cm3/s；

I——活塞长度，m；

ΔH——活塞两端的液体压差，MPa；

g——重力加速度，cm/s2；

e——柱塞与泵筒径向间隙，cm；

Vp——活塞运动速度，cm/s。

根据公式（2）可知，漏失量与活塞两端的液体压差ΔH成正比关系，活塞下部的压力为沉没压力，与井口回压无关；活塞上部的压力来源于液柱，而井口回压作用在液柱上，最终作用在活塞上；且井口回压升高，使得井筒内气液两相流密度增加，最终导致活塞上部压力增加。所以，在泵径及抽油杆组合一定情况下，当井口回压上升时，活塞两端液体压差增加，漏失量增加[3-4]。

现场应用罐车模拟回压量油计量B井在不同回压值生产的产量，该井原始回压为0.9 MPa，分别控制回压为0.5 MPa和1.5 MPa，当压力稳定后进行产量计量，每次量油2 h，采用称重的方法计算每次量油结果，现场试验表明，回压升高1 MPa时，B井日产量下降1.56 t（表3）。

表3 B井不同回压值量油情况

2.2.2 对抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩的影响

由于井口回压作用于液柱上，使得作用在抽油杆、管上的载荷增加，增加抽油杆、管的弹性伸缩，增加冲程损失，降低泵效。另一方面，液柱压力增加使得原油中溶解的气体析出量减少，气液两相流体的密度增加，液柱的载荷进一步增大，又会增加抽油杆、管的弹性伸缩，使泵效降低[5-6]。

2.2.3 现场试验

选取不同区块沉没度在合理范围内，产液量稳定的12口井，分别调节井口回压上升1、2、3 MPa情况下，现场憋泵，测试泵效损失量（表4）。

表4 回压增加与泵效损失量关系

应用统计分析方法对现场憋泵损失量回归分析，泵效与井口回压成线性关系，井口回压每增加1 MPa，模拟 1#～7#井的泵效损失量在 2%～3%（图1）。

图1 1#～7#井口回压与泵效关系

3 结论与认识

1）通过现场试验，确定合理回压值应小于0.7 MPa，当回压超过合理值后，日耗电呈直线上升，且上升幅度很大。

2）井口回压升高，增加悬点载荷，降低泵效。

3）井口回压每增加1 MPa，泵效损失量在2%～3%，现场摸索回压与泵效成线性关系，井口回压越大，泵效越低。

[1]陈涛平，胡靖邦.石油工程[M].北京：石油工业出版社，2000：280-290.

[2]王鸿勋，张琪.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1996：25-32.

[3]董世民，冯娜娜，张伟.抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量计算方法的研究[J].石油机械，2006，34（11）：20-23.

[4]张晓东，谢先华，李正耀，等.抽油机井泵效影响因素之主成分分析法[J].西南石油大学学报（自然科学版），2011，33（5）：176-180.

[5]何毅，郭靖，范原搏，等.长庆油田井口高回压影响因素及治理措施[J].石油工程建设，2010（3）：124-126.

[6]赵新智，李文学，李永明.高回压井组的综合治理[J].油气田地面工程，2007，26（5）：23-24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.009

2016-11-15

（编辑 巩亚清）

罗日蕾，工程师，2008年毕业于大庆石油学院(石油工程专业)，从事采油工程机采井管理、机采节能管理工作，E-mail：luorilei@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆市大同区第七采油厂工程技术大队，163517。