塔河油田抽稠泵低泵效原因分析及治理对策

王磊磊 （中石化西北油田分公司塔河采油二厂，新疆 库尔勒841604）

塔河油田位于新疆巴音郭楞蒙古自治州轮台县与库车县境内，主力油藏为奥陶系碳酸盐岩缝洞型油藏，平均井深6200m，原油密度0.6935～1.0724g/cm3、黏度大于300mPa·s、硫化氢质量浓度150～20000mg/L，属于典型的超稠油油藏，开采难度极大。随着油田开发的不断深入，地层能量逐渐下降，转抽稠泵生产的油井日益增多，已成为塔河油田主要的采油工艺。由于油藏的特殊性和复杂性，机抽井生产过程中异常率较高，低泵效生产的情况便是其中之一，常用的正反洗井等处理方法基本无效，因此有必要对低泵效生产的机抽井进行分析，寻求提高抽稠泵泵效的方法。

1 抽稠泵的泵效

抽稠泵主要是由上泵筒、上柱塞、下泵筒、下柱塞组成，通过上下柱塞与泵体之间的环形腔体容积的变化形成低、高压腔，使出油阀打开和关闭来实现原油抽汲。

抽稠泵的泵效采用油井日产液量与泵的理论排量的比值来表示：

式中：η为泵效，%；QL为油井实际产液量；m3/d；Qt为泵的理论排量，m3/d；ΔA为大小柱塞横截面积之差，m2；S为冲程，m；N为冲次，min－1。泵效的高低反映了泵性能的好坏及抽油参数的选择是否合适。

2 影响泵效的因素

2.1 冲程损失

塔河油田机抽井泵挂深，杆管承载大、拉伸较为严重。目前广泛使用的深井泵为液压反馈式抽稠泵（见图1）和常规管式泵，抽汲过程中较易引起杆管柱拉伸，降低泵的有效冲程，从而降低泵效。

塔河油田深井泵抽汲过程中冲程的变化主要由两方面原因引起：①液柱载荷交替在油管和抽油杆之间转换，使杆柱和管柱发生交替的伸长和缩短引起的冲程变化；②柱塞运行至上下死点时由于惯性原因继续运行引起的冲程变化。考虑以上两种因素，对塔河采油二厂深井泵采用下式[1]进行冲程损失的计算。

式中：SL为冲程损失，m；Dp为泵挂深度，m；ρ为井液密度，kg/m3；g 为重力加速度，9.8N/kg；Lf为动液面深度，m；Ap为油管截面积与抽油杆当量截面积之差，m2；E为钢的弹性模量，N/m2；At为油管截面积，m2；Are为抽油杆当量截面积（依据平均泵挂与三级杆柱设计比例），m2；Wr为抽油杆在空气中的重力，N。

塔河采油二厂机抽井参数如下：Dp＝2581m，ρ＝950kg/m3，Lf＝962m，Ap＝4.141mD，E＝2.12×1011N/m2，At＝1.671mD，Are＝0.393mD，Wr＝82937.4N，S ＝4.6m，N ＝3.2次/min。采用式（3）计算得到冲程损失为1.387m，影响泵效30.2%（1.387m/4.6m）。

由式（3）可以看出液面Lf与冲程损失成正比，液面越深冲程损失越大，泵效越低；液面越浅冲程损失越小，泵效越高。

2.2 供液不足

随着油田开发的不断深入，油井供液变差，液面逐渐下降，机抽井的沉没度下降。沉没度的下降不仅降低了原油进泵的动力，而且导致泵入口的油流压力接近泡点压力，原油中伴生的天然气虽未分离，但体积会发生膨胀，入泵后占据泵腔的体积相对增大；当油流采集至地面后，压力下降，油气分离，计量液量必然因气体所占泵腔体积增大和地面油气的分离而减小，最终降低泵效。

2.3 泵漏失

泵漏失会降低泵效，主要有以下三方面原因：

1）泵间隙设计的原因 常规抽稠泵间隙小，在稠油井中生产易出现光杆滞后、异物卡泵等异常现象。塔河采油二厂目前在用的抽稠泵在常规抽稠泵的基础上增加泵间隙至0.125mm，有效地降低了光杆滞后、卡泵等异常情况的发生；但同时大的泵间隙易发生漏失，特别是当地层产液含水较高时 （水的黏度远小于油的黏度）更易发生漏失，降低泵效。

2）泵入井时间过长的原因 当机抽井生产时间较长时，柱塞与泵筒间长期磨损、高矿化度的地层水长期腐蚀都会使泵间隙增大，引起泵漏失，降低泵效。

3）供液不足的原因 抽稠泵抽汲过程中，油流举升至井口时有一定的压力，此时若地层能量弱，套压低于油压，甚至负套压，则在泵间隙过大的情况下，油流会因柱塞上下之间压差的原因随泵间隙漏失，降低泵效。

2.4 油稠

塔河采油二厂超稠油区块主要集中在10区、12区，目前广泛使用的ɸ70mm/ɸ44mm、ɸ56mm/ɸ38mm液压反馈式抽稠泵通过下柱塞进油，下柱塞的直径限制了进油通道口径的大小，稠油入泵需要较大的吸入压力；下柱塞的长度决定了进油通道的长度，稠油进入泵体需要较长的距离。

图1 液压反馈式抽稠泵原理示意图

由于原油黏度过高，稠油通过柱塞通道时易黏滞在柱塞内壁，使得原本较小的孔径变得更小，油流通过小孔径的柱塞时需要克服的阻力增大，入泵井液减小，泵的腔体不能及时充满，导致泵效降低。另外当稠油入泵时，柱塞上下行过程中固定凡尔和游动凡尔不能及时打开和关闭，也会降低泵效。

3 提高泵效的对策

由于泵效主要受原油物性、地层能量、冲程损失以及泵本身情况等方面因素影响，因此要提高泵效，必须从地层能量和采油工艺两方面着手。

3.1 地层能量方面

1）供液不足的油井采用大型酸压、酸化等方式沟通大的储集体，提高油层的渗透率，保证原油持续不断地进入井筒，从而提高原油入泵的动力，最终提高泵效。

2）注水替油井加强注水，维持较高液面，减小冲程损失的同时防止原油伴生气膨胀后入泵，提高泵效。

3.2 采油工艺方面

1）供液不足的油井，采取合理的抽汲速度，维持一定的沉没压力，保证较高的泵效。

对塔河采油二厂近期测试动液面的40口油井统计发现：当沉没度小于1000m时，泵效小于60%；沉没度大于2000m时，泵效在60%～80%之间；沉没度介于1000～2000m时，泵效大于80%，如图2。因此对供液不足的油井，选择合理的工作制度，维持较高的沉没度，才能保证较高的泵效[2]。

2）对油稠、泵挂深的油井，加大掺稀量，采用长冲程、低冲次的工作制度生产，降低摩擦阻力和交变载荷，减小杆管弹性伸缩引起的冲程损失，提高泵效。

3）使用进油通道口径大、进油通道短的抽稠泵，减小稠油入泵的阻力。

4）采用抗磨、抗腐蚀的抽稠泵，降低柱塞与泵筒因长期磨损和腐蚀引起泵间隙增大的速度。

图2 塔河采油二厂抽稠泵井动液面与泵效关系图

4 结 语

对于低泵效生产的机抽井，提高泵效需要解决地层供液和采油工艺两方面的问题。相信通过储层改造，加强注水；选择合理的抽汲速度；使用高强度抽油杆，进油通道口径大、进油通道短、抗磨抗腐蚀的抽稠泵；加强采油工艺管理和创新等措施，机抽井低泵效生产的问题一定能够得到很好的解决。

[1]张琪 .采油工程原理与设计 [M].东营：中国石油大学出版社，2000.134～138.

[2]陈德春，薛建全 .抽稠泵合理沉没压力的确定方法 [J].石油钻采工艺，2003，25（5）：1～3.