油井泵效与压力变化关联性分析及应用

王立

摘要：油田存在一定数量的高回压、低泵效区块，给生产技术分析与管理带来了一定的挑战。井口回压作为井口采出流体进入分离器的动力，是油田生产流程中井下系统与地面系统的衔接点。回压的大小合理与否，对整个系统的高效合理运行有着重要的作用。井口回压关系着井口产液量、抽油设备能耗及产能建设投资等问题。为了合理优化机采系统，达到效益最大化，本文分析了井口回压对油管内流体密度、抽油泵漏失等因素的影响，进而确定井口回压与泵效的量化关系，形成计算程序，为生产管理人员提供了有利技术支持。

关键词：回压变化;油井泵效;量化关系;措施制定

本文主要根据油田稀油井的实际生产特点，建立抽油井回压与泵效关系的理论计算模型。模型主要考虑了井口回压变化对冲程损失及漏失量的影响，进而对抽油泵泵效的影响。在敏感性分析中主要分析了气液比、泵挂深度、动液面深度、抽油泵间隙以及含水率对泵效的影响。通过研究确定了井口回压对泵效关系影响比较显著工况，为相关生产措施实施提供参考。

1引言

回压通过对抽油泵筒与柱塞的间隙漏失量以及冲程损失大小的影响进而对泵效产生影响，影响程度跟油井的具体状况有关。井口回压对泵效影响的具体数量范围;（2）井口回压对泵效影响比较显著的条件或工况类型。研究认为：泵效与井口回压基本成线性关系，井口回压越大，泵效越低，井口回压增加1 MPa，泵效降低 1%～2%^。本文对回压泵效关系中敏感性相关因素如气液比、泵挂深度、动液面深度、抽油泵间隙以及含水率的影响进行了深入的计算分析，并确定了回压对泵效关系影响比较显著的几类工况。

2 抽油井泵效分析方法

抽油井泵效的计算公式如下：

式中：n_气 —抽油泵吸入口处自由气和溶解气对泵效的影响系数;n_变 —抽油杆和油管的弹性变形对泵效的影响系数;n_漏 —原油通过泵柱塞和泵筒间隙以及通过泵阀和阀座孔等处漏失量对泵效的影响系数。（1）井口回压对抽油泵漏失的影响，主要是通过改变柱塞上部压力进而改变柱塞两端压差来实现的。（2）井口回压对冲程损失的影响，冲程损失的动态影响因素是柱塞上的液柱载荷，回压的变化会影响油管内多相流态的分布，即气相液相在油管内的比重，当回压增加时油管内液相含量增加，因此作用在柱塞上的液柱载荷会发生变化进而冲程损失发生变化。因此，井口回压对泵效影响的主要计算步骤如下：第一步：计算抽油泵排出口压力;计算方法：Beggs-Brill方法，以井口回压为起点，向下迭代计算至泵排出口，主要影响因素：产液量、气液比、流体物性等。第二步：计算上冲程柱塞上下两端压差;泵入口压力计算，主要影响因素：套压，动液面等。第三步：计算冲程损失;第四步：计算间隙漏失量。

3 敏感因素分析

根据上文的方法，应用油田区块的实际数据进行了相关因素的敏感性计算，为了便于分析，根据计算结果，分别绘制了回压与漏失量及冲程损失的关系曲线。分析的敏感因素主要有：气液比、泵挂深度、动液面深度、抽油泵间隙以及含水率。

3.1 气液比敏感性分析

回压取值范围：0.5-3.5 MPa;气液比取值范围：5-100 m 3 /m 3 ;抽汲参数：32-3-5 泵径（mm）-冲程（m）- 冲次（1/min），其它数据取值如表 1所示。计算分析回：压在0.5-3.5 MPa 之间时，泵漏失量约为0.04-0.35m 3 /d，冲程损失0.02-0.24m。回压越低，气液比越高，回压对漏失量及冲程损失影响幅度越大。对于低气液比的油井而言，回压对漏失量及冲程损失影响幅度变化不大，其关系接近于平缓直线。主要原因为：对于较高的气液比的油井而言，提高回压后，油管内液柱密度显著增加导致泵上压力及柱塞两端压差显著增加，继而漏失量和冲程损失显著增加。

3.2 泵深敏感性分析

计算结果分析：回压在0.5-3.5MPa之间变化时，泵挂深度为1600m，动液面在1200m的组合，漏失量和冲程损失最大，漏失量在0.25-0.37m 3 /d 之间，冲程损失在0.16-0.25 m，并随着泵挂深度的降低漏失量和冲程损失也呈递减趋势。主要原因为：排除气液比的影响，影响漏失量的主要因素为柱塞两端压差，由于沉没度不变，所以，柱塞下部压力不变，所以由于泵挂深度的增大导致柱塞上部压力增大，进而使柱塞两端压差增大，由于漏失量和冲程损失与柱塞两端压差呈线性关系，因此漏失量和冲程的损失也相应增大。

3.3 动液面敏感性分析

动液面分析采用了固定泵挂深度下的敏感性分析，回压取值范围：0.5-3.5 MPa;其它数

据取值如表 3所示。回压取值范围：0.5-3.5 MPa;计算结果分析：从以上曲线可以看出，回压在 0.5-3.5 MPa 之间变化时，泵挂深度为1200m，动液面在 1000m 的组合，漏失量和冲程损失最大，漏失量在0.22-0.32 m 3 /d 之间，冲程损失在 0.12-0.19 m 之间，并随着动液面深度的降低漏失量和冲程损失也呈递减趋势。主要原因为：由于气液比与冲程冲次固定不变，所以影响柱塞上部压力的因素不变，而随着动液面深度的降低，沉没度增加，柱塞下部压力也相应增加，柱塞两端压差相对减小。由于漏失量和冲程损失与柱塞两端压差呈线性关系，因此漏失量和冲程损失随着动液面的增加相应增大。

3.4 泵间隙敏感性分析

计算结果分析：从曲线可以看出采用Φ 38mm 抽油泵，回压在 0.5-3.5 MPa 之间时，当泵间隙变大时漏失量显著增加。泵随着使用时间的增加，当泵间隙变大，回壓对漏失量有着显著的影响。泵间隙对冲程损失的影响可以忽略。

3.5 含水率敏感性分析。计算结果分析采用Φ 38mm 抽油泵，回压在 0.5-3.5 MPa 之间时，当含水率变大时漏失量明显增加。含水增加意味着流动性增加，井液越容易漏失。含水率对冲程损失的影响在稀油井中基本可以忽略。因为本文研究对象主要是稀油，因此未做粘度的敏感性分析，而此处含水率的敏感分析代表了井液综合粘度的敏感分析。

4 研究结论

结果证明：井口回压对影响泵效较大的油井工况主要有以下几类：（1）对于中高气液比井（气液比超过 80m 3 /m^3）而言。回压越低，气液比越高，回压对漏失量及冲程损失影响幅度越大。随着回压的升高影响幅度不大。（2）维持合理沉没度的条件下，泵挂越小，回压对漏失量及冲程损失影响越大，但回压对泵效的影响幅度基本稳定。（3）对于低沉没度油井，随着沉没度的降低，回压对漏失量及冲程损失影响越大，但回压对泵效的影响幅度基本稳定。（4）对于免修期较长的油井，随着泵筒与柱塞的间隙的增加，间隙漏失量随回压的增大，显著增大，对于这类油井回压对泵效的影响非常明显。对于高含水油井，漏失量随回压的增大，变化比较明显。

参考文献

[1] 张文等.井口回压对抽油井泵效影响规律研究[J].科学技术与工程，2016，21（8）：5800～5802.