不同含水油井合理沉没压力分析与提效对策

李伟　谷景华

摘 要：影响泵效四个方面中充满程度是泵效的最主要影响因素，充满程度的单因素敏感性分析表明沉没压力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潜力。近年来在老井产量不断递减，新井产量低的情况下，提高泵的充满程度首先需要保证沉没压力合理。通过动态调整工作制度，在保证油井供采协调的基础上，抽油机井泵效指标稳中有升。

关键词：抽油机井；充满程度；泵效；含水级别；沉没压力

为进一步挖潜提高抽油机井泵效的空间，深入剖析泵效主要影响因素，通过理论分析和现场试验给出了不同含水级别、不同沉没压力的泵效对标管理图版，不同杆柱组合、不同泵深等参数下防冲距调整与泵效的量化关系，为制定单井提高泵效具体措施提供了依据，为高效实施泵效综合挖潜方案奠定了基础。泵效上升8.7%。由于各油藏原油物性、泵深、生产参数、含水等差异较大。为了进一步挖潜提高泵效潜力，需要深入剖析泵效主要影响因素，通过理论研究和现场试验方法明确油田泵效挖潜的量化标准，为制定单井提高泵效具体措施提供依据。

1 泵效影响因素分析

泵效理论计算公式如下：

从泵效理论计算公式可以看出，影响泵效的主要因素为活塞让出体积过程的冲程损失η1，原油进泵过程的充满程度影响η2，泵内排出原油过程的漏失影响η3，液体到达地面的脱气影响η4 四个方面。为了确定影响泵效的四个方面中那个方面是主要影响因素，选取各油藏典型井进行了计算。从计算结果可以看出，漏失、体积收缩系数对泵效影响不大，大部分井充满程度在 0.5 以下，是影响泵效的最主要方面，其次是冲程损失。为了进一步确定充满程度的主要影响因素，选取单因素敏感性分析。当活塞在下死点位置时，在泵的活塞下游动阀与固定阀之间有一定的距离，即余隙容积。当抽油泵入口端的压力低于饱和压力时，抽汲时气、液两相混合进入泵筒内，而气体进入泵筒内占据一定的体积，必然减少进入泵筒内的液量使泵效降低。泵充满程度对泵效影响计算公式如下：

式中：k 为余隙比，无量纲；R 为在泵吸入口处的压力和温度条件下的气液体积比，m3/m3； Pc 为沉没压力，MPa；Go为地面气油比，m3/m3；fw为含水率，%；a 为溶解系数，m3/（m3.MPa）； z 为天然气压缩因子，无量纲；T 为泵吸入口温度，K；dc 为套管内径，mm；dt 为油管外径，mm；从公式可以看出，泵充满程度主要与抽油机井沉没度、余隙比、地面气油比有关，在其他参数不变的情况下，改变沉没度、余隙比、地面气油比单一因素，计算充满程度影响η2。

从充满程度的单因素敏感性分析可以得出，沉没压力、余隙比、气油比均是泵充满程度的敏感性因素。因此，在生产管理过程中需要精确调整沉没压力和余隙，减少进泵气量，提高泵充满程度，提高泵效，进而提高井筒举升效率。

2 不同含水级别油井合理沉没压力的控制标准

2.1 不同含水级别合理沉没压力理论分析

根据上述理论分析，沉没压力为泵效的最敏感性因素，也是泵效挖潜的最大潜力，由于溶解系数是沉没压力的函数，且单井含水不同溶解系数不同，因此不同含水级别、不同沉没压力下的泵效不同。由于原油物性、生产参数、含水等差异较大，为了确定油田不同含水级别下合理的沉没压力，将油井含水分为 10%、30%、50%、70%、90%五个级别，来研究沉没压力与泵效的关系变化规律。通过综合的考虑油田油井原油物性参数的影响，选取多口有代表性油井计算不同含水状态下沉没压力与泵效关系，通过叠加处理形成了油田不同含水级别下，沉没压力与泵效关系曲线图。从上面关系图版可以看出，随着沉没压力的增加，泵效增加，同一含水级别下，当沉没压力达到一定值时，泵效曲线上升趋势逐渐变缓，达到极值。沉没压力相同时，含水越高，气体影响越小，泵效越高。从不同含水级别泵效理论计算结果可看出，不同沉没压力下泵效有所不同，但同一含水级别达到最大泵效对应的最佳沉没压力却较为相似，为了方便现场管理不同含水级别对应的合理沉没压力及泵效关系概括分类.

2.2 不同含水级别沉没压力与泵效关系现场试验

为了验证不同含水级别沉没压力与泵效关系，在油田开展现场试验。含水级别分别为 10%、50%、80%，每个级别各 2 口井，从试验数据可以看出，含水小于 80%井泵效随着沉没压力增加提高明显，而含水大于 80%井泵效隨沉没压力增加变化不大。因此，根据合理流压、不同含水级别的合理沉没压力，进一步优化单井杆柱组合，在保证高泵效同时，能够实现井筒效率的进一步提高。

3 不同含水级别油井合理防冲距调整标准

理论公式表明含水不同，余隙对泵充满程度影响不同对于低含水井余隙越小泵效越高，对于高含水井则影响不大，在现场管理过程中我们通过调整泵防冲距来控制余隙大小，因此，我们突破常规经验管理方法，计算理论防冲距，开展不同含水级别合理防冲距现场试验。

3.1 理论防冲距计算方法

通过对杆柱组合的受力分析，主要考虑了 3 个方面的因素。抽油杆自重作用下的伸缩量：

理论计算表明，对于泵深小于 1400m 的井，现场经验防冲距调整数值与理论计算相差均0.4m 以上，存在挖潜潜力。

3.2 不同含水级别合理防冲距现场试验

开展调整试验数据表明，含水小于 80%沉没度大于 170m 的 5 口井泵效由 32.9%提高至 40.6%，提高了 7.7 个百分点；而高含水井及沉没度低井调整防冲距后没有效果。因此得出低含水、高沉没压力井具有调整防冲距提高泵效的潜力。

4 结论与认识

（1）影响泵效四个方面中充满程度是泵效的最主要影响因素，充满程度的单因素敏感性分析表明沉没压力、余隙比是敏感性因素，是提高泵效的主要潜力。（2）通过理论分析及现场试验给出的含水级别在10-30%，30-70%，70-100%井的合理沉没压力分别为3.1MPa，2.5 MPa，1.2 MPa。以此为依据，优化单井杆柱组合，在保证高泵效同时，能够实现进一步提高井筒效率目的。（3）提高泵的充满程度首先需要保证沉没压力合理，在此基础上对于含水小于 80%井，通过精确调整防冲距减小余隙泵效提高效果明显，对于含水大于 80%井则影响较小。

参考文献：

[1] 王鸿勋， 张琪. 采油工艺原理[M]. 石油工业出版社，1989

[2] 万仁溥. 采油工程手册（上册）[M]. 石油工业出版社，2000.9.