深井泵井漏失示功图计算法的研究与应用

崔经义

摘 要：目前对油井工作状况的判断方法比较单一，特别是抽油管漏失和深井泵的间隙漏失很难准确判断，且漏失量无法确定。运用示功图法计算油井漏失，能实现油井漏失的量化计算，并在现场应用中取得了较好的效果。该方法可以较好的指导油井挖潜工作，对油井管理及修井质量的检验具有一定指导作用。

关键词：油井漏失；示功图；深井泵；泵效

1 深井泵工作原理及影响泵效因素

1.1 深井泵工作原理

深井泵工作过程可描述为上下往复运动，其承受的载荷为交变载荷。上冲程开始后液柱载荷逐渐加到活塞上，并引起抽油杆柱和油管柱的变形，载荷加载结束后，抽油杆柱和油管柱停止变形（CA段）；从A点开始悬点以不变的静载荷上行至上死点（AB段）。下冲程开始后，由于抽油杆柱和油管柱的弹性，液柱载荷逐渐的由活塞转移到油管上，故悬点逐渐卸载（BD段）；在D点卸载结束，悬点以固定的静载荷继续下行至下死点（DC段）。

图中CA段为加载段，在加载过程中游动凡尔和固定凡尔同时处于关闭状态；到达A点后加载结束，变形结束，活塞与泵筒开始发生相对位移，固定凡尔打开吸入液体，故AB段为吸入过程，在此过程中游动凡尔仍然处于关闭状态；BD段为卸载段，卸载过程中游动凡尔和固定凡尔同时处于关闭状态；到达D点后卸载完毕，变形结束，活塞与泵筒开始发生相对位移，游动凡尔被顶开而开始排出液体，故DC段为排出过程，在此过程中固定凡尔仍然处于关闭状态。

1.2 影响泵效的因素分析

在正常情况下，若泵效为70～80%就认为泵的工作是良好的。实践表明，往往平均泵效低于50%，甚至有的油井泵效低于30%。影响泵效的因素可归结为以下3个方面。

（1）抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩。由于深井泵工作特点，抽油杆和油管柱在工作过程中承受着交变载荷，从而发生弹性伸缩，使活塞冲程小于光杆冲程，因而减小了活塞让出体积，不可避免地导致泵效小于1。

（2）气体和泵充满度的影响。当泵吸入油气混和物后，气体占据了活塞让出的部分空间，油来不及进入泵内，或者当泵的排量大于油层供液能力时，都会使进入泵内的液量减少。

（3）漏失影响。活塞与衬套的间隙及凡尔和其他连接部件间的漏失都会使实际排量减少，进而影响泵效。

2 矿场常用泵效计算方法的缺陷

从现场蹩泵情况看，油井回压越高产液量越低，说明多数油井存在一定程度的漏失，因此对油井漏失量的准确判断十分重要。深井泵工作状况主要通过功图测试来判断。由于深井泵凡尔和抽油杆工作状况能在功图上有较明显、准确地反映；供液差、油稠、结蜡、卡井和抽喷等都可以通过测试功图、动液面进行综合判断。而抽油管漏失单纯依靠测试资料很难判断，因为抽油管漏失在功图上无法反映，只能同过功图、动液面情况进行综合判断，但是其准确率不高，只有在抽油管漏失嚴重的情况下，才能定性判断，然而漏失量仍无法确定；此外深井泵的间隙漏失在功图上也很难被反映出来。这就导致部分井在漏失情况下进行生产，严重影响了油井产能的发挥，同时降低系统效率。

目前矿场所用的泵效计算方法比较粗糙，以油井日产液量与泵的理论排量的比作为泵效，而泵的实际效率应该是泵的排液量与泵的理论排量的比。在矿场生产实际中泵的排液量与油井日产液量之间存在着较大的差异，所以目前矿场所计算的泵效并不准确。在矿场实际计算泵效时，以井口计量的井液质量折算成体积代替泵的排液体积，这就造成了较大的计算误差。

3 利用示功图计算漏失的方法研究

3.1 示功图法计算泵效

理论公式复杂、繁琐，涉及变量多，在矿场实际中计算泵效时并不准确，所以在矿场实际中均不采用理论公式进行计算。

η=[（1+ Wrn2L/1790frE）- fpρLfgL/Efr/S]（PS+100）/[ PS+100+（GO-αPS）（1-nw）]

式中：η为泵效；Wr为惯性载荷，N；n为冲次，次/分；fr为抽油杆截面积，m2；E为刚的弹性模数；fp为泵的截面积，m2；ρ为井液密度，Kg/ m2；Lf为动液面深度，m；g为重力加速度，m/s；L为抽油杆长度，m；S为悬点冲程，m；PS为沉没压力，Pa；GO为地面油气比m3/t；α为溶解系数，m3/t；nw为油井含水，t/t；β为充满系数，m3/m3；В为原油体积系数，m3/m3。

3.2 漏失的量化计算

深井泵在长期的工作过程中，由于磨损泵筒与活塞之间的间隙逐渐增大，导致深井泵的间隙漏失随之逐渐增大，然而常规的功图测试只能判断凡尔漏失，无法判断间隙漏失；随着抽油机的上下往复运动，油管柱在交变载荷的作用下做周期性的伸缩，丝扣间的密封性遭到破坏，导致油管柱的渗漏甚至刺漏，然而常规的功图测试却无法判断油管柱的这种渗漏或刺漏。在深井泵的间隙漏失和油管柱的漏失量不是特别大，油井仍有一定产量的情况下，由于不能判断漏失量，所以就不能及时制定油井挖潜措施，严重影响油井产能的发挥。

泵效计算方法改进后，泵的实际排液量能够准确计算，那么深井泵的实际排液量与油井产液量之间的差值，就是油井的漏失量。

对于深井泵下入油井时间较长，油管柱下部未连接封隔器、油管锚的油井，其漏失量为深井泵的间隙漏失增加量与油管柱漏失量之和。

3.3 现场应用效果

通过改进后的泵效计算方法计算油井漏失量，发现部分油井在漏失量较大的情况下生产，因此现场实施检泵8井次，见到了较好的效果。措施后油井产液量与示功图法计算的产液量接近，说明示功图法可准确计算油井漏失量。此外，部分井修井后产液量较低，通过示功图法计算油管存在一定漏失，重新修井后产液量明显提高。

4 结论

4.1与传统理论公式相比，示功图法计算泵效涉及变量少，且均能直接、准确地获取，因此，在矿场实际应用中简便且实用。

4.2对于深井泵的间隙漏失和油管柱的漏失量不是特别大，油井仍有一定产能的情况，可以通过计算油井漏失量，及时制定油井挖潜措施。

4.3由于修井过程中存在油管漏失，建议通过示功图法计算检下泵新开井泵的实际排液量，与油井实际产液量进行对比，检验油管漏失量，判断修井质量。