田寬
摘 要 抽油機(jī)井生產(chǎn)管理與工況分析過(guò)程中,沉沒(méi)壓力和與其對(duì)應(yīng)的沉沒(méi)度是有桿抽油設(shè)備工作優(yōu)劣的重要指標(biāo),有必要開(kāi)展合理沉沒(méi)度研究并對(duì)其進(jìn)行分析調(diào)控,確保油井在最佳狀態(tài)下生產(chǎn)。本文利用曲線擬合法找出沉沒(méi)度與泵效、系統(tǒng)效率的相互關(guān)系,結(jié)合檢泵率,最終確立抽油機(jī)井沉沒(méi)度的合理范圍,為油田生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞 沉沒(méi)度 泵效 系統(tǒng)效率 曲線擬合
中圖分類號(hào):TE933.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
抽油機(jī)井合理沉沒(méi)度是取得理想泵效、系統(tǒng)能耗及工具使用壽命的重要約束參數(shù)。抽油機(jī)井沉沒(méi)度過(guò)低,泵在供液不足狀況下抽汲,會(huì)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象,導(dǎo)致額外的沖擊載荷,桿管交變載荷增大;同時(shí)原油脫氣,粘度增大,容易結(jié)蠟;沉沒(méi)度低,油套環(huán)形空間內(nèi)的液體少,對(duì)油管的徑向束縛力小,油管的徑向擺動(dòng)就會(huì)相對(duì)劇烈,容易引起桿管偏磨、斷脫。沉沒(méi)度過(guò)高,流壓增大,會(huì)抑制相對(duì)薄差低滲透率油層出液,層間矛盾突出。因此,有必要分析、確定抽油機(jī)井的合理沉沒(méi)度范圍。
1沉沒(méi)度與泵效關(guān)系
以采油廠為例,選取77 口抽油機(jī)井生產(chǎn)數(shù)據(jù),利用曲線擬合法繪制該區(qū)塊抽油機(jī)井沉沒(méi)度與泵效關(guān)系曲線。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),泵效與沉沒(méi)度的關(guān)系曲線符合三次多項(xiàng)式的曲線形態(tài),其曲線擬合方程為:
根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在相同的沉沒(méi)度下,泵效隨含水的變化而變化。因此,根據(jù)油井產(chǎn)出液含水的不同進(jìn)行分類,分別對(duì)含水小于70%、70%~80% 、80%~90% 以及大于90%的井進(jìn)行擬合計(jì)算,見(jiàn)表1。
從擬合結(jié)果可以看出,沉沒(méi)度相同時(shí),含水越高,泵效越高。當(dāng)含水大于90%時(shí),最佳泵效所需沉沒(méi)度為100~350m;當(dāng)含水在80%~90%時(shí),最佳泵效所需沉沒(méi)度為150~400m;當(dāng)含水小于80%時(shí),最佳泵效所需沉沒(méi)度為150~350m。
2 沉沒(méi)度與系統(tǒng)效率關(guān)系
抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是油田生產(chǎn)的綜合能耗指標(biāo)。系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是選擇機(jī)、桿、泵的合理運(yùn)行參數(shù),從而使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。有桿抽油系統(tǒng)效率可表示為:
有桿抽油系統(tǒng)井下工具損失功率主要為管柱水力損失,抽油桿摩擦和彈性變形損失,抽油泵機(jī)械、容積、水力損失。這三項(xiàng)功率損失集中地體現(xiàn)在泵效這一環(huán)節(jié)上,而沉沒(méi)度是實(shí)現(xiàn)理想泵效、系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵所在。為找出系統(tǒng)效率與沉沒(méi)度的線性關(guān)系,對(duì)抽油機(jī)井能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分段統(tǒng)計(jì),以沉沒(méi)度50m為單位,作沉沒(méi)度與系統(tǒng)效率、噸液百米耗電量關(guān)系曲線。由圖可見(jiàn),當(dāng)沉沒(méi)度小于150m時(shí),系統(tǒng)效率隨沉沒(méi)度增加而增加;沉沒(méi)度大于150m時(shí),系統(tǒng)效率隨沉沒(méi)度增加而降低。最高系統(tǒng)效率出現(xiàn)在沉沒(méi)度為150~300m的區(qū)間。噸液百米耗電隨沉。
沒(méi)度增加整體呈上升趨勢(shì),最低耗電出現(xiàn)在沉沒(méi)度為100~250m的區(qū)間。
3沉沒(méi)度與套管內(nèi)井溫變化關(guān)系
東營(yíng)地區(qū)井溫梯度差異不大,但在生產(chǎn)過(guò)程中,隨沉沒(méi)度的不同測(cè)出的井溫差異卻很大。挑選典型井作出不同深度井溫統(tǒng)計(jì)表以說(shuō)明問(wèn)題??梢钥闯?,不同井套管溫場(chǎng)雖然基本相同,但由于沉沒(méi)度、油套環(huán)形空間內(nèi)井液多少以及生產(chǎn)舉升過(guò)程中散失熱量的不同,會(huì)出現(xiàn)不同的生產(chǎn)井溫。其整體趨勢(shì)為: 液面淺的井,溫場(chǎng)上移;液面深的井,溫場(chǎng)下移,而溫場(chǎng)的變化直接決定了生產(chǎn)井結(jié)蠟深度的變化,即低沉沒(méi)度井結(jié)蠟深度下移,導(dǎo)致熱洗液沿程損失熱能增加,從而在一定程度上制約著抽油機(jī)井熱洗效果。
4沉沒(méi)度與檢泵率關(guān)系
抽油機(jī)井在低沉沒(méi)度條件下生產(chǎn),舉升高度增加,因供液不足而產(chǎn)生液擊,加劇抽油桿柱振動(dòng),降低抽油機(jī)懸點(diǎn)最小載荷,加大交變載荷,從而減少抽油桿柱的軸向分布力與桿管產(chǎn)生偏磨的臨界軸向壓力而導(dǎo)致桿管偏磨;同時(shí)因井下供液不足導(dǎo)致抽油桿卸載時(shí)間延長(zhǎng),容易引發(fā)桿斷和脫接器壞,最終導(dǎo)致檢泵率的上升。統(tǒng)計(jì)檢泵井的沉沒(méi)度及檢泵原因,可以看到:主要檢泵原因是偏磨、脫接器壞和桿斷,占總井?dāng)?shù)的67.24%;所有檢泵井中20m以下低沉沒(méi)度檢泵井占總井?dāng)?shù)的77.01%。統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看隨著沉沒(méi)度的降低,檢泵率上升。
5結(jié)論
(1)抽油機(jī)井泵效隨沉沒(méi)度變化符合三次多項(xiàng)式的曲線形態(tài),不同含水率井取得最佳泵效所需沉沒(méi)度的區(qū)間有所不同。
(2)系統(tǒng)效率隨沉沒(méi)度增加先升后降,最高系統(tǒng)效率出現(xiàn)在沉沒(méi)度為150~ 300m的區(qū)間。
(3)沉沒(méi)度小于200m時(shí),偏磨、脫節(jié)器壞和桿斷等檢泵機(jī)率增加,作業(yè)費(fèi)用增加;當(dāng)沉沒(méi)度偏低時(shí),溫場(chǎng)下移,結(jié)蠟點(diǎn)下移,影響熱洗效果;而沉沒(méi)度大于350m時(shí),系統(tǒng)效率偏低,機(jī)采能耗增加,同時(shí)流壓增加,不利于低壓低滲透油層出液。整體來(lái)說(shuō),200~350m的抽油機(jī)井沉沒(méi)度可以滿足目前采油礦油田開(kāi)發(fā)速度及經(jīng)濟(jì)能耗的需求。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊勇楠.抽油機(jī)井沉沒(méi)度與能耗關(guān)系的研究和試驗(yàn)[J].石油石化節(jié)能,2012(05).