影响抽油机井泵效的因素分析与改进对策

王峰 江海新

【摘 要】抽油井泵效的高低直接影响到开发效果和能耗情况。影响抽油井泵效的因素较多，本文介绍了抽油泵的工作原理与特点，分析了影响深井泵泵效的各种开发因素，提出了提高抽油井泵效的几点对策。

【关键词】抽油机井；沉没度；泵效；对策探讨

抽油泵属于一种特殊形式的往复泵，动力从地面经抽油杆传递到井下，使抽油泵的柱塞作上下往复运动，将油井中石油沿油管举升到地面上，完成人工举升采油。随着油田的不断开发，井筒流体日益复杂，据统计抽油泵的平均泵效为57.8%，针对生产中受砂、气、高矿化度水等因素影响，抽油泵“泵效低、检泵周期短”等质量问题。抽油机井沉没度是指深井泵在动液面以下的深度，也就是动液面至深井泵的泵吸入口处的液柱高度。它是将油层流体输送到泵筒内的能量标志，其高低对深井泵的工况产生直接的影响。如何确定抽油机井合理沉没度，一直是现场技术人员致力探索的问题。随着油田进入中高含水开发期，综合含水逐年上升，油水混合液物性发生了变化，特别是生产中出现如偏磨井比例增加等新问题。因此，研究中高含水开发期抽油机井合理沉没度更显得极为重要。

1.抽油泵的工作原理与特点

1.1抽油泵工作原理

抽油泵主要是由泵筒、柱塞、进油阀（吸入阀或固定阀）、出油阀（排出阀或游动阀）组成。上冲程时，校塞下面的下泵腔。容积增大，压力减小，进油阀在其上下压差的作用下打开，原油进入下腔，与此同时，出油阀在其上下压差作用下关闭，柱塞上面的上泵腔内的原油沿油管排到地面。同理，下冲程时，柱塞压缩进油阀和出油阀之间的原油。关闭进油阀，打开出油阀，下泵腔原油进入上系腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循环。如此周而复始，重复进行循环。

1.2抽油泵工作特点

抽油泵的工作原理相通用的往复泵相同，但因为工作条件不同，在其结构和工作参数等方面具有特殊性。（1）抽油泵的外径受并眼尺寸的限制，只能是立式结构。在冲次相同的条件下，要增加条的排量.就得增大冲程长度，加长泵的尺寸；（2）抽油泵在井下工作，有的需要装在深处，柱塞上下压差很大，要维持柱塞和泵筒间的密封性和耐磨性，提高泵效和延长使用寿命，就需要耐压泵筒和较长的柱塞；（3）抽油泵工作环境恶劣。

2.影响抽油井泵效的因素

2.1充满程度损失的影响

主要是液体黏度、温度、重度和气体影响。液体黏度：液体黏度低时，若抽油泵配合不当则通过柱塞的漏失量增加，使泵效降低，反之黏度高，上冲程又使泵充不满；液体温度：抽汲液体温度对泵效的影响是因为它既影响液体的黏度，若柱塞与泵筒材料的温度系数不同，会影响泵的配合，同时温度影响液体中溶解气的逸出；液体重度：液体重度影响抽油机的负荷，因而影响柱塞的行程，抽汲液的含水量影响其黏度，液体的腐蚀性及所含研磨物（油层出砂）会使泵漏失增加；气体影响：主要由于泵内压力低于饱和压力，原油中溶解气分离出来占据泵内空间，降低泵充满系数，同时气体也干扰深井泵凡尔工作，使原油不能及时充满泵筒，降低了排量。

2.2冲程损失的影响

由于在抽油机上下冲程过程中，油管和抽油杆受交变载荷产生弹性伸缩，使光杆冲程与柱塞冲程之间产生位移差，导致泵效下降。一般讲下泵深度越大、泵径越大、管杆变形越大，则冲程损失越大。另外在稠油中，由于各种摩擦力引起的管、杆变形增大，使冲程损失增大，导致泵效降低。

2.3漏失的影响

包括柱塞与泵衬套的间隙漏失、凡尔与凡尔座之间的漏失和油管漏失，这些都可使泵充满系数下降，导致泵效降低。其中柱塞與泵衬套的间隙漏失量研究表明与泵径、泵挂的平方成正比，与泵间隙的三次方成正比，与活塞两端的液柱压差成正比，与抽汲液的运动黏度和柱塞长度成反比。

2.4气体对泵效的影响

当活塞在下死点位置时，在泵的排出凡尔与吸入凡尔之间有一定的距离，这个距离叫防冲距，两凡尔间的泵筒容积叫余隙容积。当泵入口处的压力低于饱和压力时，抽汲时总是气、液两相进入泵内，而气体进入泵内占据一定的体积，必然减少进入泵内的液体量使泵效降低。进气严重时，甚至发生“气锁”，即在抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，使吸入和排出凡尔无法打开，出现抽不出油的现象。

3.提高抽油井泵效的几点对策

3.1地层方面

（1）对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高，井中液面高，是保证油井高产量、高泵效生产的根本措施。井中液面高，沉没压力高，增大原油进泵的动力，另一方面沉没压力高于饱和压力，可防止原油脱气，减轻气体影响，增大泵的充满系数；（2）采取有效的防砂和改造油层渗透性等措施，提高渗流面积，减轻砂粒对泵的磨损，减轻漏失的影响。

3.2合理沉没度、泵挂深度的确定

合理沉没度的确定。目前区块已经进入特高含水开发阶段。为确定不同含水级别下的合理沉没度，对油田正常生产的抽油机井，按照其含水级别将沉没度和泵效的关系进行数理统计，并进行了回归分析，寻找三者内在的规律性。一是在沉没度相同的情况下，随着油井含水率的上升，泵效呈逐渐增加趋势；二是对于任何含水级别的油井，随着沉没度的增加泵效提高幅度趋于减小；三是目前最小沉没度应为80-120m，对于含水率≥80%的油井，合理沉没度应在200～350m之间；含水<80%的油井，合理沉没度应在300～400m之间。

合理下泵深度的确定。注水开发油田按油田综合含水率（fw）的变化划分为低含水期（fw≤60%）、高含水期（60%80%）。不同含水开发阶段以及不同含水级别的油井，深井泵的合理下泵深度应该是不同的。不同含水阶段的抽油机井，随着下泵深度的增加，泵效呈逐渐增加，当出现峰值后，如果进一步加大泵挂，则泵效逐渐下降。

随着抽油井含水率的上升，合理下泵深度逐渐降低。泵挂深度应控制在1050m以内。对于含水小于60%的油井，合理下泵深度应在900～1100m之间；含水在60～80%的油井，合理下泵深度应为750～1000m之间；含水高于80%的油井合理下泵深度应在800～950m之间。对于含水率高于60%的油井，减小下泵深度，即可以实现提高泵效，又可以减少井下管、杆的用量，节约生产成本。

3.3选择合理的工作方式

选择抽汲参数组合的一般原则是：（1）对于粘度不太大的常规抽油机井应选用大冲程、小冲数和较小泵径，这样既可减小气体影响，又可减小悬点的交变载荷；（2）对于原油比较稠的井，一般选用大冲程、大泵经、小冲数，减小原油经过阀座孔的阻力和原油与杆柱与管柱之间的阻力；（3）对于连喷带抽的井，采用大冲程、大冲数、大泵经，快速抽汲可增大对井的诱喷能力。

3.4加强抽油机设备管理

（1）改善泵的结构提高泵效。针对油井出砂、结蜡、油稠的特殊情况，研制特殊抽油泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵，用在含气多的井中的环阀式防气抽油泵，用在稠油井中的液压反馈抽稠泵；（2）改善泵的材料提高泵效。采用耐磨材料加工成的泵可减轻砂磨引起的漏失，采用耐腐蚀的材料加工的泵防止泵受腐蚀引起的漏失和破坏；（3）加强检泵作业质量防止漏失。检泵中下油管时按要求上紧丝扣，防止油管漏影响泵效。防止泵和泄油器等的连接部位漏失等。

4.几点结论

（1）高含水开采期，下泵深度不易过大，特别是泵径大于57mm的深井泵更应减小下泵深度；

（2）合理沉没度范围应因井而宜，含水大于85%的油井，合理沉没度应为200～350m之间，含水小于85%的油井，合理沉没度应为300～400m之间。

（3）为提高泵效，应加强抽油机井日常生产管理，对于沉没度低的井应采取控套气措施，尽量不要采取加深泵挂的措施。

（4）对于沉没度偏高的井，根据生产实际采取换大泵或上提泵挂措施来提高泵效。

【参考文献】

[1]蒲海龙等.提高抽油机井生产效率的泵挂管柱研究. 《内蒙古石油化工》.2008 第11期.