不同井网下合理沉没度确定与优化提液策略

白建平

摘要：提液是油田稳产的主要手段，随着油田含水的上升，抽油机井的泵径在逐年增大，换泵井选择越来越难。各套井网地质条件不同，其合理沉没度应不同，基础井网射开的厚度大，渗透率高，供液速度高，为维持泵正常生产需要的沉没度相对较低。一次井网、二次井网同基础井网相比，渗透率低、有效厚度薄、地层系数小、含水低、气油比高，供液速度相对较低，所以为维持泵正常生产需要的沉没度相对比较高。过渡带采用四五点法面积注水，注采井数比相对较高，为维持泵正常生产需要的沉没度相对较高。要想充分发挥油层潜力，又要达到节能降耗的目的，必须将各个井网的沉没度控制在不同的合理范围内。

关键词：油田稳产；抽油机井；井网部署；沉没度；节能降耗

抽油泵泵筒内的工作压力常常低于原油饱和压力，抽汲时往往是气液两相流体同时进泵。气体进泵必然占据部分泵筒空间，从而减少进泵的液体体积。由于泵内气体的高度可压缩性，在上下冲程的初始階段，气体的膨胀或压缩作用使泵内压力改变迟缓，导致泵阀延迟打开或关闭。当气体影响严重时，可能发生“气锁”，导致抽油机井不出油。为了减少进泵气体体积，可适当提高油井的沉没度，使原油中的游离态气体更多的溶于其中，因此开展抽油机井的合理沉没度技术界限研究具有一定的现实意义。

本文针对高含水后期的开发特点，分析了抽油机井在不同井网、不同沉没度和泵效及泵工作状况之间的关系，不同沉没度与检泵率之间的关系认为，高含水后期开发，抽油机井合理沉没度应保持在300m左右，各井网间由于具有不同的地质特点，其合理沉没度范围有所不同。

1 理论计算

不考虑泵漏失及冲程损失时泵的充满程度 β为泵内油水体积之和与泵容积之比。设泵吸入口压力为P1，对应的溶解油气比为Rs1，溶解气水比为Rsw1；泵内压力为P2，对应的溶解油气比为Rs2，溶解气水比为Rsw2，体积系数为Bo2；进入泵内油含水率为fw，则油水比：

2 沉没度不合理造成因素分析

2.1油井的沉没度较低对泵的工作状况的影响

沉没度较低的井在实际生产中流压都远远低于饱和压力，原油在地层中就已脱气，越接近井筒附近脱气越严重，流压越低在井筒附近脱气越严重。原油脱气后粘度增大流动阻力增大；同时形成的气液两相流也增大了流动阻力。低沉没度的井在流压较低时溶解在原油中的天然气几乎全部分离出来，成为游离气体，造成油套间的套管压力过高。不但使地层的供液状况变差，液体流向井底的阻力增大，流动速度减慢，而且这些气体进入泵筒内，使泵内充满大量的气体，抽油泵达不到正常的充满程度，增加活塞与泵筒之间的磨擦力，影响泵的正常工作，降低产液能力，造成油井的运转负荷增加，杆管疲劳。

2.2 油井的沉没度较低造成的冲击载荷的影响

如果油井的沉没度低，泵在供液不足的状况下抽汲，在下冲程时，柱塞与液面产生的液击，会对泵产生不可忽视的冲击力，从示功图上看有明显的冲击波浪线。液体的冲击载荷与半径的关系很大，泵径越大冲击载荷越大.冲击载荷越大，在下行程时，下部杆柱的弯曲越容易形成，使得弯曲扭矩值越大；同时，液击使得杆管最大载荷与最小载荷的差值增大，因此螺旋扭矩也越大，这样杆、管断脱的可能性越大。

2.3 油井的沉没度较低对于杆、管偏磨的影响

抽油杆在运动时与油管接触而产生偏磨，这种磨损不仅伤害抽油杆接箍，同时也严重损坏油管。油井沉没度低，使得泵柱塞在运动过程中产生液击从而造成冲击载荷，当作用于油管下端的载荷超过油管的临界载荷时就会造成油管下部失去稳定性，产生螺旋弯曲变形，有可能造成抽油杆和弯曲的油管之间的磨擦接触而造成杆管偏磨

2.3 杆、管断受油井的沉没度因素影响及分析

统计2017年检泵井中沉没度低于100米的井，分析检泵原因有两条：原因一：实际生产过程中，由于抽油杆柱与油管柱都不是理想的刚性体，均存在弯曲变形。在垂直悬挂条件下，全井管柱的弯曲变形将使柱塞与泵筒之间难以保持轴向同心。因此，泵内柱塞在运动中，泵筒对柱塞的横向制约将导致泵筒带动油管柱径向摆动。油井沉没度小，油套环形空间内的液体就少，对油管的径向束缚力就小，油管的径向摆动就会相对剧烈，易引起杆、管断脱。

原因二：油管在抽油机抽吸过程中，除了受到管内液体的重力和摩擦力等交变载荷外，

还受到油套环形空间液体的稳定浮力，这个浮力总是减小油管的载荷，有利于改善油管的受力条件，其表达式为：F浮=（P套+ρ液g h）S底。其中h是沉没度。由上式可知，F浮随h的增加而增大。所以沉没度愈大，油管受到的浮力越大，越有利于减小油管的载荷，使油管的弹性形变变小。

3 应用分析

为获得计算所需参数，分别在油田A，B，C区块选取代表性油井进行取样，化验分析得到不同压力级别下饱和压力、粘度、溶解油气比、体积系数、密度、溶解系数6项参数与地层压力关系式，从而获得不同压力下原油物性，带入泵充满程度计算公式即可计算得到不同沉没度下泵充满程度。计算了各区块不同含水级别、不同沉没度下泵充满程度。可以看出，泵效随沉没度的增加而增大，当沉没度增加到一定程度后泵效趋于平稳。应用上述研究成果，针对沉没度低于区块合理沉没度下限井进行了治理，治理后平均泵效提高了12.3%。对冲次

大于4.5次/分但沉没度高于合理沉没度下限的气影响井进行了降参数提高泵效试验，调整后平均泵效由33.6%提高到40.8%。（1）对沉没度低的抽油机井，降低其生产参数，在确保产液、产油稳定的同时，可以提高单井的泵效，降低单井日耗电量，提高系统效率，减少生产成本投入。（2）调小生产参数的抽油机井，油管的受力状态得到改善，载荷比趋于合理，可以减少生产过程中杆管断脱的机率，从而确保油井正常生产，保证抽油时率。（3）沉没度低于150m或流压小于3M p a的井，套压控制在2.0-2.5Mpa就能基本消除泵的气影响，使泵的充满系数明显提高。对于无法优化参数的油井进行合理的套压控制可改善泵的工作状况，提高泵的效率。（4）对于沉没度低的抽油机井，以“长冲程、慢冲次、先调参、后换泵、合理控制套压”的原则，及时进行治理。

4 结束语

（1）沉没度是影响抽油机泵效的主要因素，计算时要充分考虑自由气体和油水中分离出来的溶解气占据泵腔内体积对抽油泵充满程度计算的影响。（2）油田A，B，C实验区经过沉没度综合调整后，抽油机泵效显著提高、气影响也明显降低，说明研究的抽油泵充满程度计算公式是合理的。

参考文献：

[1]加流动改进剂抽油机井合理沉没度与泵效关系探讨[J]. 栾天. 化学工程与装备. 2013（01）

[2]低液面抽油机井合理间抽周期方法的确定[J]. 刘海涛. 中国科技信息. 2006（04）

[3]不合理沉没度对油井防盗的影响[J]. 曲延祥. 石化技术. 2016（04）