抽油井泵效影响因素分析与提液增效对策研究

文/高鹏,石油开发中心有限公司

抽油井泵效影响因素分析与提液增效对策研究

文/高鹏,石油开发中心有限公司

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。 抽油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值叫做泵效。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。提高抽油机井泵效是油井管理的一项重要工作，影响抽油机井泵效不同因素之间相互影响，因此通过某一个或少数几个因素对泵效的影响进行评价时存在一定的局限性。为了科学地确定各个因素的主次关系，避免主观随意性带来的偏差，采用主控因素分析法，对影响抽油机井泵效的众多因素进行分析并提出提高泵效措施。

产液量；理论排量；提高泵效；主控因素分析法

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，如何根据采油厂的油藏和井筒条件合理配套生产参数，提高抽油机井泵效，减少能耗具有重要意义。在抽油井生产过程中，实际产量一般要比理论产量低，二者的比值叫泵效。

1 影响泵效的因素

影响抽油机井泵效的因素很多，从深井泵工作的3个基本环节（柱塞让出体积，液体进泵和从泵内排出液体）来看，可归结为以下4个方面：抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩，气体和充不满的影响，漏失影响和体积系数的影响。泵效的一般表达式可写为：

式中：Sp—柱塞冲程，m；Sg—光杆冲程，m；β—进入泵内的液体体积与柱塞让出的泵内体

积之比，表示泵的充满程度，无因次；Bl—泵内液体的体积系数，无因次；Bo—泵内油的体积系数，无因次；fw—含水率，无因次；q—柱塞向上运动时的漏失量，m3/s；dp—泵柱塞直径，m；S—冲程，m；n—冲次，min-1。结合油田的实际生产数据对影响泵效的因素做了某些方面的分析和探讨，得到影响泵效的因素主要包括：气体、沉没度、含水、深抽、流压、井斜、原油性质等。但是由于影响泵效的因素众多，不同因素之间相互影响，通过少数几个因素对泵效的影响进行评价时存在一定的局限性。因此，通过主控因素分析法可以找到主要影响因素，提出有效提高泵效的措施。

2 主控因素分析法

主控因素分析法是将多个指标化为少数互相无关的综合指标的统计方法。它通过将原来指标重新组合成一组新的互相无关的综合指标来代替原来指标，同时根据需要从中取几个较少的综合指标尽可能多地反映原来指标的信息。通过主控因素分析能够客观地确定各指标的权重，避免主观随意性带来的偏差，对多指标变量进行科学评价。本文采用主控因素分析法对影响泵效的因素进行统计分析，以其为抽油机井的合理配套提供决策指导。图1是综合值F与实际油井泵效的对应关系图，综合值F越大，表示指标对降低泵效的影响越大。观察泵效变化的趋势线可见：随着F值的降低，泵效增加。说明提取的主成分与实际油井的生产状况能较好对应，反映了影响抽油机井泵效的主要因素；同时泵效有一定的波动，这是因为所取的7个主成分的累计贡献率只有80.138%，还有一部分因素被舍弃了的缘故。按各个主成分和综合值的得分进行排序后，结合具体油井的各项指标进行对比，可找出泵效低的主要原因，进行有针对性的治理，提高综合管理水平。

图1 综合值F与实际油井泵效的对应关系图

3 分析结果

（1）地层能量是影响泵效的最重要因素。根据具体油井的产能确定合适的泵深和泵径，不仅能使产液量最大化，还能提高泵效。由于泵径限制了抽油泵的最大排量和最大下泵深度，可配套多系列泵径的抽油泵以适应不同产液量的需求。过大的沉没度不仅增加了杆管的投入，还增加了冲程损失和漏失的影响，从而降低了泵效和产量。（2）气体对产能的影响是复杂的，对于含气量较大、油层物性较好、埋深较浅的油藏，可实现连抽带喷；但对于油层物性较差、埋深较大的油藏，气体的影响是负面的，应考虑防气工艺。（3）原油黏度（原油密度）影响液体进泵效率，当原油黏度较大时应考虑降粘工艺或使用抽稠泵，减少液体的进泵阻力。（4）沉没度、冲次、冲程以及气油比影响泵的充满程度，应根据单井的具体情况选择合适的生产参数。（5）井身轨迹、抽油机的平衡状况对泵效也有很大影响。做好抽油机的调平衡工作，选择合适的抽油泵，可提高泵效。

4 提高泵效对策

4.1 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。

4.2 井筒方面

(1)选择合理的工作方式。选择抽汲参数组合的一般原则是：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；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；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。（2）确定合理的下泵深度和合理的沉没度能使ηλβ乘积最大的下泵深度和沉没度，即合理的下泵深度和合理的沉没度。（3）使用油管锚减小冲程损失。用油管锚或封隔器将油管下端固定，则可消除油管的弹性伸缩，减小冲程损失。深井中将油管下端锚定还可消除由于内压引起的油管螺旋弯曲，减小冲程损失。

4.3 设备方面和管理方面的措施

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；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；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，防止泵和泄油器等的连接部位漏失等。

[1]吴韫鹏，宋玉宝，李艳玲.对低流压高泵效井的探讨[J].油气田地面工程，2006，25（10）