浅谈井口回压对抽油设备的影响

张勇

摘要：目前我们草西管理区草13断块自1986年投入勘探开发建设以来，在近30年的开发过程中各项生产指标已到了中后期。由于开发范围的不断加大，井距随之越来越大，普通生产管线已经不能适应目前的生产现状，同时井筒不确定状况的增多、地层的不断变化、油稠、出砂、结蜡等的影响，造成了油井回压上升，严重影响了抽油设备的正常运行。我们通过在各计量问及外输主干安装单螺杆油气混输泵二次增压，同时采用了双管线热水伴随流程对稠油降粘，取得了良好应用效果。

关键词：回压；掺水流程；稠油；螺杆泵

目前草西管理区草13断块共计油井120口，回压大于1.0MPa的油井有23口，占开井数19%；回压在0.5-1.0MPa之间有54口，占开井数45%；回压小于0.5MPa的有43口，占开井数的35%。我们通过对井口回压对油管内流体密度的影响，对抽油管杆的影响，对抽油泵漏失的影响及对抽油机能耗的影响。定性地分析了井口回压对油井的影响程度，提出了降低井口回压的几种方法和削减其影响的措施，并进行了现场应用和效果评价，希望能对草13断块的后续开发有所帮助。

1.回压偏高对三抽设备的影响

抽油机在上冲程时，抽油泵的固定阀在环形空间沉没压力和泵内压差的作用下被打开，流体进入泵筒中，此时由于流体所受的压力和泵外的压力相似，所以在密度上基本没有大的变化；下冲程时，固定阀关闭，泵内压力由原来沉没压力变为液柱及井口回压共同作用下的压力。压力的增大，造成了气相向液相的转化。由于泵筒内是一个封闭的空间，不能和外界进行物质交换，所以在压力增大的情况下，不能提供向液相转化的更多天然气气体来降低液相的密度。此时只是在井筒中没有及时分离出的微泡状天然气，在流入泵筒后被压缩转化成液相，使流体体积变小。此外还有流体中的液相，在压力增大时，液体中的分子距离缩小，宏观上导致液相体积缩小。综合上述两种因素，造成油管内流体密度增大，粘度增加。

抽油杆、油管在外力的作用下会发生弹性变形。根据虎克定律，当应力不超过比例极限时，杆件的伸长△L与拉力F和杆件的原长L成正比，与横截面面积A成反比。

上冲程时，井口回压增量通过井筒液柱传递到活塞上，此时抽油杆受力伸长，油管处于自然状态。抽油杆的伸长量△L杆。下冲程时，井口回压增量通过井筒液柱传递到固定凡尔上，此时油管受力伸长，抽油杆处于自然状态。油管的伸长量△L管。由于井口回壓增加的影响，使泵活塞的有效冲程减小了△L，△L=△L杆+△L管。如果再考虑上惯性载荷的影响，柱塞的有效冲程为：

活塞有效冲程=光杆冲程-（抽油杆弹性变形+油管伸长）+超行程

以草13断块C13-X825井为例，抽油杆组合为：1in×389.77m+7/8in×694.43m，共长1084.2m，泵径为qb70mm，冲程5m，冲次2次/min，日产液25.5m³。当井口回压增加0.5MPa，每天产液量会降低1.0967m³。年产液量降低400.63m³。当井口回压增大0.1MPa时，井筒内有流体要克服井口阻力做功。同样以C13-X825井为例，产液量25.5m³/d。因为每千米21/2in油管内部体积为3m³，该井用2.8h就能把液体从泵活塞处提升到井口，所做的功W=P×S×H=1135058.71=0.315kW.h（其中P为井口回压增加的压强，Pa；S为油管内截面面积，m；H为泵到井口的距离，m）。每天克服井口阻力所做的功转化为电能2.68kW.h，年克服阻力做功为978.2kW·h。由于受抽油机机械效率及电动机电能转化为动能的效率的影响，实际消耗的电能要大于理论值。

2.双管线热水伴随流程降低回压

在稠油中掺入一定温度的含油污水可以改善稠油在管线的流动特性，结合沙一沙二油层原油样品进行分析（如图1所示），从分析情况看，原油对温度的敏感性较强，原油粘度随着温度的升高而降低，温度每升高10℃，原油粘度降低近50%。由此可见，掺入水温度的变化对管线中原油粘度的影响巨大。

另外，原油的含水率与原油的粘度也有很大关系（如图2）。从图2可以看出，原油含水率大于40%以后含水原油的视粘度急剧上升，当原油含水率达到62%左右时原油的视粘度达到最大值，原油含水率大于62%后，原油的视粘度又急剧下降，当原油含水大于80%时原油的视粘度转向平缓。

草13断块多数井油比较稠，油井回压普遍较高，时有管线堵塞现象发生，严重影响生产。因此井口掺热水降粘技术成为乐安稠油区块最常见的一种井口降粘技术。目前采油九队草13断块所开86口油井中有掺水井45口，占总开井数的52.3%。这种技术具有以下特点：（1）根据每口油井出液多少和含水的高低调节掺水量比较科学合理；（2）流量计安装在每口油井所属计量间内，便于操作、维修和保养；（3）全天不间断掺水大大降低了油井回压，保证了正常生产。

3.结论

由于草13区块是稠油区块而且出砂较严重，提高抽油机冲次和螺杆泵转速会使出砂问题加重，使地面和井下设备磨蚀，抽油泵阀座磨损而不密封，阀球点蚀，增加抽油泵漏失，严重时会造成油层砂埋、油管砂堵等。对于螺杆泵，出砂会加剧螺杆泵衬套橡胶的磨损，增大漏失量。所以为削减回压对油井生产带来的影响，必须针对出砂油井采取必要的防砂工艺措施，同时可以考虑改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能，采取防砂、防腐蚀以及定期检泵等措施，减小泵的磨损，这样即使井口回压较高，也可减小漏失量。特别值得注意的是，在油井采用可靠防砂措施后，在采油方式上我个人认为应尽量避免选用螺杆泵，如考虑到能耗问题，建议尽量选用大排量螺杆泵。

双管线热水伴随流程对稠油降粘有良好效果，通过全天不间断的掺水伴随，有效降低了油井回压，特别是气温低时保证了管线的畅通，避免了冻堵事故的发生。