油井泵效與壓力變化關(guān)聯(lián)性分析及應(yīng)用

王立

摘要：油田存在一定數(shù)量的高回壓、低泵效區(qū)塊，給生產(chǎn)技術(shù)分析與管理帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。井口回壓作為井口采出流體進(jìn)入分離器的動(dòng)力，是油田生產(chǎn)流程中井下系統(tǒng)與地面系統(tǒng)的銜接點(diǎn)?；貕旱拇笮『侠砼c否，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的高效合理運(yùn)行有著重要的作用。井口回壓關(guān)系著井口產(chǎn)液量、抽油設(shè)備能耗及產(chǎn)能建設(shè)投資等問(wèn)題。為了合理優(yōu)化機(jī)采系統(tǒng)，達(dá)到效益最大化，本文分析了井口回壓對(duì)油管內(nèi)流體密度、抽油泵漏失等因素的影響，進(jìn)而確定井口回壓與泵效的量化關(guān)系，形成計(jì)算程序，為生產(chǎn)管理人員提供了有利技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：回壓變化;油井泵效;量化關(guān)系;措施制定

本文主要根據(jù)油田稀油井的實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)，建立抽油井回壓與泵效關(guān)系的理論計(jì)算模型。模型主要考慮了井口回壓變化對(duì)沖程損失及漏失量的影響，進(jìn)而對(duì)抽油泵泵效的影響。在敏感性分析中主要分析了氣液比、泵掛深度、動(dòng)液面深度、抽油泵間隙以及含水率對(duì)泵效的影響。通過(guò)研究確定了井口回壓對(duì)泵效關(guān)系影響比較顯著工況，為相關(guān)生產(chǎn)措施實(shí)施提供參考。

1引言

回壓通過(guò)對(duì)抽油泵筒與柱塞的間隙漏失量以及沖程損失大小的影響進(jìn)而對(duì)泵效產(chǎn)生影響，影響程度跟油井的具體狀況有關(guān)。井口回壓對(duì)泵效影響的具體數(shù)量范圍;（2）井口回壓對(duì)泵效影響比較顯著的條件或工況類型。研究認(rèn)為：泵效與井口回壓基本成線性關(guān)系，井口回壓越大，泵效越低，井口回壓增加1 MPa，泵效降低 1%～2%^。本文對(duì)回壓泵效關(guān)系中敏感性相關(guān)因素如氣液比、泵掛深度、動(dòng)液面深度、抽油泵間隙以及含水率的影響進(jìn)行了深入的計(jì)算分析，并確定了回壓對(duì)泵效關(guān)系影響比較顯著的幾類工況。

2 抽油井泵效分析方法

抽油井泵效的計(jì)算公式如下：

式中：n_氣?—抽油泵吸入口處自由氣和溶解氣對(duì)泵效的影響系數(shù);n_變?—抽油桿和油管的彈性變形對(duì)泵效的影響系數(shù);n_漏?—原油通過(guò)泵柱塞和泵筒間隙以及通過(guò)泵閥和閥座孔等處漏失量對(duì)泵效的影響系數(shù)。（1）井口回壓對(duì)抽油泵漏失的影響，主要是通過(guò)改變柱塞上部壓力進(jìn)而改變柱塞兩端壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（2）井口回壓對(duì)沖程損失的影響，沖程損失的動(dòng)態(tài)影響因素是柱塞上的液柱載荷，回壓的變化會(huì)影響油管內(nèi)多相流態(tài)的分布，即氣相液相在油管內(nèi)的比重，當(dāng)回壓增加時(shí)油管內(nèi)液相含量增加，因此作用在柱塞上的液柱載荷會(huì)發(fā)生變化進(jìn)而沖程損失發(fā)生變化。因此，井口回壓對(duì)泵效影響的主要計(jì)算步驟如下：第一步：計(jì)算抽油泵排出口壓力;計(jì)算方法：Beggs-Brill方法，以井口回壓為起點(diǎn)，向下迭代計(jì)算至泵排出口，主要影響因素：產(chǎn)液量、氣液比、流體物性等。第二步：計(jì)算上沖程柱塞上下兩端壓差;泵入口壓力計(jì)算，主要影響因素：套壓，動(dòng)液面等。第三步：計(jì)算沖程損失;第四步：計(jì)算間隙漏失量。

3 敏感因素分析

根據(jù)上文的方法，應(yīng)用油田區(qū)塊的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)因素的敏感性計(jì)算，為了便于分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分別繪制了回壓與漏失量及沖程損失的關(guān)系曲線。分析的敏感因素主要有：氣液比、泵掛深度、動(dòng)液面深度、抽油泵間隙以及含水率。

3.1 氣液比敏感性分析

回壓取值范圍：0.5-3.5 MPa;氣液比取值范圍：5-100 m 3 /m 3 ;抽汲參數(shù)：32-3-5 泵徑（mm）-沖程（m）- 沖次（1/min），其它數(shù)據(jù)取值如表 1所示。計(jì)算分析回：壓在0.5-3.5 MPa 之間時(shí)，泵漏失量約為0.04-0.35m 3 /d，沖程損失0.02-0.24m?；貕涸降?，氣液比越高，回壓對(duì)漏失量及沖程損失影響幅度越大。對(duì)于低氣液比的油井而言，回壓對(duì)漏失量及沖程損失影響幅度變化不大，其關(guān)系接近于平緩直線。主要原因?yàn)椋簩?duì)于較高的氣液比的油井而言，提高回壓后，油管內(nèi)液柱密度顯著增加導(dǎo)致泵上壓力及柱塞兩端壓差顯著增加，繼而漏失量和沖程損失顯著增加。

3.2 泵深敏感性分析

計(jì)算結(jié)果分析：回壓在0.5-3.5MPa之間變化時(shí)，泵掛深度為1600m，動(dòng)液面在1200m的組合，漏失量和沖程損失最大，漏失量在0.25-0.37m 3 /d 之間，沖程損失在0.16-0.25 m，并隨著泵掛深度的降低漏失量和沖程損失也呈遞減趨勢(shì)。主要原因?yàn)椋号懦龤庖罕鹊挠绊?，影響漏失量的主要因素為柱塞兩端壓差，由于沉沒(méi)度不變，所以，柱塞下部壓力不變，所以由于泵掛深度的增大導(dǎo)致柱塞上部壓力增大，進(jìn)而使柱塞兩端壓差增大，由于漏失量和沖程損失與柱塞兩端壓差呈線性關(guān)系，因此漏失量和沖程的損失也相應(yīng)增大。

3.3 動(dòng)液面敏感性分析

動(dòng)液面分析采用了固定泵掛深度下的敏感性分析，回壓取值范圍：0.5-3.5 MPa;其它數(shù)

據(jù)取值如表 3所示?；貕喝≈捣秶?.5-3.5 MPa;計(jì)算結(jié)果分析：從以上曲線可以看出，回壓在 0.5-3.5 MPa 之間變化時(shí)，泵掛深度為1200m，動(dòng)液面在 1000m 的組合，漏失量和沖程損失最大，漏失量在0.22-0.32 m 3 /d 之間，沖程損失在 0.12-0.19 m 之間，并隨著動(dòng)液面深度的降低漏失量和沖程損失也呈遞減趨勢(shì)。主要原因?yàn)椋河捎跉庖罕扰c沖程沖次固定不變，所以影響柱塞上部壓力的因素不變，而隨著動(dòng)液面深度的降低，沉沒(méi)度增加，柱塞下部壓力也相應(yīng)增加，柱塞兩端壓差相對(duì)減小。由于漏失量和沖程損失與柱塞兩端壓差呈線性關(guān)系，因此漏失量和沖程損失隨著動(dòng)液面的增加相應(yīng)增大。

3.4 泵間隙敏感性分析

計(jì)算結(jié)果分析：從曲線可以看出采用Φ 38mm 抽油泵，回壓在 0.5-3.5 MPa 之間時(shí)，當(dāng)泵間隙變大時(shí)漏失量顯著增加。泵隨著使用時(shí)間的增加，當(dāng)泵間隙變大，回壓對(duì)漏失量有著顯著的影響。泵間隙對(duì)沖程損失的影響可以忽略。

3.5 含水率敏感性分析。計(jì)算結(jié)果分析采用Φ 38mm 抽油泵，回壓在 0.5-3.5 MPa 之間時(shí)，當(dāng)含水率變大時(shí)漏失量明顯增加。含水增加意味著流動(dòng)性增加，井液越容易漏失。含水率對(duì)沖程損失的影響在稀油井中基本可以忽略。因?yàn)楸疚难芯繉?duì)象主要是稀油，因此未做粘度的敏感性分析，而此處含水率的敏感分析代表了井液綜合粘度的敏感分析。

4 研究結(jié)論

結(jié)果證明：井口回壓對(duì)影響泵效較大的油井工況主要有以下幾類：（1）對(duì)于中高氣液比井（氣液比超過(guò) 80m 3 /m^3）而言?；貕涸降?，氣液比越高，回壓對(duì)漏失量及沖程損失影響幅度越大。隨著回壓的升高影響幅度不大。（2）維持合理沉沒(méi)度的條件下，泵掛越小，回壓對(duì)漏失量及沖程損失影響越大，但回壓對(duì)泵效的影響幅度基本穩(wěn)定。（3）對(duì)于低沉沒(méi)度油井，隨著沉沒(méi)度的降低，回壓對(duì)漏失量及沖程損失影響越大，但回壓對(duì)泵效的影響幅度基本穩(wěn)定。（4）對(duì)于免修期較長(zhǎng)的油井，隨著泵筒與柱塞的間隙的增加，間隙漏失量隨回壓的增大，顯著增大，對(duì)于這類油井回壓對(duì)泵效的影響非常明顯。對(duì)于高含水油井，漏失量隨回壓的增大，變化比較明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文等.井口回壓對(duì)抽油井泵效影響規(guī)律研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2016，21（8）：5800～5802.