示功圖分析診斷油井工況應(yīng)用研究

王文鋼

（中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦　124010）

示功圖分析診斷油井工況應(yīng)用研究

王文鋼

（中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦124010）

在油田生產(chǎn)中，示功圖是直接測量得到的，直觀反映了抽油機的工作狀態(tài)，是進一步分析抽油泵工作狀態(tài)的主要依據(jù)。本文基于油井診斷系統(tǒng)，在前人研究的基礎(chǔ)上從新的角度出發(fā)提取示功圖特征，然后建立一種新的故障診斷規(guī)則，定性分析和定量分析相結(jié)合，為油田生產(chǎn)的經(jīng)濟運行提供建議。

示功圖油井診斷系統(tǒng)故障診斷

1　概述

遼河油田曙一區(qū)SAGD 超稠油開發(fā)是繼蒸汽吞吐后的重要接替技術(shù)，目前，該區(qū)塊舉升工藝采用API標準系列之外φ108、φ 120mm、φ140mm系列有桿泵舉升技術(shù)，同時配套桿柱脫接技術(shù)、桿柱防脫技術(shù)。本文通過列舉SAGD區(qū)塊內(nèi)典型井例，結(jié)合油田生產(chǎn)實際情況，對示功圖做出正確診斷，為生產(chǎn)井的正常運行提供科學依據(jù)和輔助建議。

2　典型井分析

杜84-館平55井是曙一區(qū)SAGD開發(fā)重點井，于2008年底轉(zhuǎn)入SAGD生產(chǎn)，2011年9月15日～2011年10月15日期間，該井舉升采用φ140有桿泵舉升技術(shù)生產(chǎn)，生產(chǎn)期間該井平均日產(chǎn)液264.3m3/d，平均日產(chǎn)油39.6 m3/d，平均泵效73.4%，為定量和定性分析該井示功圖情況，取2011年10月4日該井示功圖曲線，對該井進行評價分析。

2.1總體評價分析

從示功圖1中可以看出，該井示功圖總體形狀呈平行四變形狀，上下沖程曲線基本平行對稱，由于SAGD井油品屬超稠油系列，粘度≥10000mpa·s，因此在上沖程初始階段，桿柱末端向上運動的瞬間存在加速度，導(dǎo)致抽油機負荷瞬間增加，進入勻速運行階段后，抽油機負荷恢復(fù)正常，下沖程開始階段，由于桿柱瞬間變向，發(fā)生振動，振動載荷導(dǎo)致曲線出現(xiàn)鋸齒形狀，待桿柱運行平穩(wěn)后，曲線恢復(fù)正常，通過以上定性分析，該井示功圖走勢基本正常。

2.2定量分析

2.2.1抽油機懸點載荷分析

根據(jù)以上技術(shù)參數(shù)，采油桿柱優(yōu)化設(shè)計軟件，通過對當日抽油機懸點載荷計算，得到以下結(jié)論：抽油機懸點最大載荷：75.4KN，抽油機懸點最小載荷：15.2KN。與測試示功圖抽油機載荷基本吻合。

圖1　杜84-館H55井示功圖

表1　基本參數(shù)表

2.2.2抽油桿柱、油管柱沖程損失分析

在抽油泵正常抽汲過程中，由于液柱載荷使抽油桿柱和油管柱發(fā)生伸縮變形，引起活塞沖程小于光桿沖程，其定量分析可由下列計算方法得到：

式中：λ：沖程損失（油管與抽油桿伸縮變形長度之和）；E：鋼的彈性模量，2.1×107N/cm2，L：抽油桿柱長度，m；桿f、管f：抽油桿及油管金屬部分截面積，cm2；液P：作用在活塞全面積上的液柱載荷，N。

通過理論計算可以得到：

抽油桿柱沖程損失λ1=0.58m；油管柱損失λ2=0.11m。沖程損失λ=0.68m。

與示功圖中上沖程加載線基本吻合，計算結(jié)果精確的反應(yīng)了沖程損失的量化結(jié)果，為進一步核實抽油泵泵效來源，將沖程損失轉(zhuǎn)化為泵效損失：抽油桿柱沖程損失導(dǎo)致泵效損失：6.7%；油管柱損失導(dǎo)致泵效損失：1.4%，總沖程損失8.1%。

2.2.3抽油泵間隙漏失量損失分析

抽油泵間隙漏失量損失雖無法對示功圖定量分析提供直接幫助，但通過間隙漏失量定量分析，可以分析抽油泵泵效是否正常，間接為油田生產(chǎn)提供輔助建議。

當選取φ120泵，2級間隙上限，試驗壓力10Mpa等技術(shù)參數(shù)時，得到平均理論漏失量值為18900ml/min。

通過計算可以得到，間隙漏失量轉(zhuǎn)化為泵效損失為17.9%，由于該井供液充足，因此抽油泵泵效客觀影響因素之和為26%，與該井平均泵效73.4%相比，抽油泵工作正常。

3　實例分析小結(jié)

通過井下實測示功圖測試結(jié)果，對示功圖形狀做出基本判定，同時將實測示功圖與理論示功圖進行對比，最終確定實測示功圖是否正常，如果正常，則不用準備任何改進措施，可以繼續(xù)生產(chǎn)，如果失效，屬于哪種失效原因，為油井生產(chǎn)做出初步診斷。

［1］崔振華.有桿抽油系統(tǒng)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［2］張琪.采油工程原理與設(shè)計［M］.東營：石油大學出版社，2000.

王文鋼（1985—），男，工程師，2014年畢業(yè)東北石油大學機械科學學院，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)科研工作。