高气油比油井套压控制对油井产量影响分析

郭占林

高气油比油井套压控制对油井产量影响分析

郭占林

（延长油田股份有限公司志丹采油厂， 陕西 延安 716000）

在高气油比油井中，套压的大小对油井采油速度、生产压差、泵效等各个方面具有显著的影响。本文就套压的大小对泵效的影响从气锁形成到井筒压力变化进行了论述，同时介绍了部分常见的防气措施及原理。

气油比； 套压； 气锁

对于高气油比油井来说，驱油动力主要为溶解气驱。当地层流体被驱替到井筒后，液体的压力开始下降当小于气体饱和压力时，气体就不断从液体中析出，部分气体受滑脱效应影响进入油套环形空间，这些气体统称为套管气。合理的套压对于高气油比油井举升原油有着重要影响。从油藏工程来看，套管气的过快释放，将导致地层能力下降过快，不利于油井的长期生产。从采油工程来看，对套管气的控制，不仅能够起到降低气体充不满对泵效的影响，同时还能够使抽油泵有合理的沉没度。

1 抽油泵举升时气体对泵效的影响

有杆泵举升是常见的采油方法，而泵效的影响因素有很多如气体影响、地层能量、产液量、泵径、冲程、油管油杆的弹性变形、冲次等，对于高油气比油井来说，气体的影响对于泵效的降低起到非常重要的作用。在抽油泵抽汲过程中，含有溶解气的液体以及游离的气体会进入泵筒内，从而导致泵筒充满系数变小，使得泵充不满，进而导致泵效有所下降。另一方面上冲程时，泵上液体饱和压力比泵筒里面的液体饱和压力大，使得溶解气从液体中分离出来。另外如果泵腔内温度降低到某些原油组分的临界温度时，会导致该组分在压力和温度的双重作用下由液体变为气体，这也将减小泵的充满程度。下冲程时，游动法尔上部液柱压力比泵腔内部的压力小，泵腔内部的流体因压力差受到压缩，此时游动法尔打开，排除泵腔内部流体。由于气体的压缩及析出使得阀球打开滞后，另外受到气体压缩影响，可能在下冲程时，游动法尔会无法打幵，也可能在上冲程时，固定法尔也无法打开，使得整个举升过程，采油效率变得低下。甚至气体过大时，抽油泵会发生“气锁”效应而失去举升作用，进而也可能会出现“液压冲击”导致有抽油泵发生振动，缩短其寿命。

另外，油套环形空间气体可以增加泵吸入口的压力，减小气体导致泵效降低的影响，然而环形空间气体较少，动液面降低，沉没度就变大，使得油杆的弹性伸缩量增大，进而导致驴头的悬点载荷增大，泵效不一定得到提升，也可能导致泵效下降。

2 从压力系统上分析套压变化对泵效的影响

在井筒内，气体和液体在井筒中的流动方式为气液两相管流。根据压力变化情况，可将油层中部到井口压力变化分为三部分。从上到下分别是g为气段压力；og为油气段压力，即动液面到泵吸入口的压力；ogw为油气水段压力，即从泵吸入口到油层中部的压力。令c为套压。依据相关文献可得井底流压为：

wf=g+og+ogw其中c=g

有关文献指出，在当油机油井在稳定套压生产过程，油气水段压力ogw不发生变化，只有油气段压力og和气段压力g跟随套压的变化而变化。在一定时间内生产时，地层压力也不变，如果保持套压不发生变化，则生产压差和井底流压同样不发生改变，使得油井产量比较稳定。当调整套压进行生产时，其对井筒压力影响能够分成三步骤进行。下面对三个过程对相关参数的影响进行压力分析。

保持套压为零时，此时油气段最长，油气段的压力达到最大，抽油泵沉没度达到最大，气体析出后及时排除井筒，此时油杆油管伸缩达到最大，悬点载荷最大。导致泵效有所下降，同时井底流压变最大。

关闭套管气生产，压力缓慢回升过程中，套压由零逐渐上升，导致油气段压缩，密度变大，油气段的压力从缓慢下降，液面逐渐下降，但由于气体的溶解及压缩作用，导致套压升高值大于油气段压力下降值，使得井底流压不断升高，生产压差逐渐变大，地层的产液量开始缓慢下降。气体占据一部分油气空间，使得气体对泵效的影响较小，而泵吸入口压力变大，固定法尔打开及时，泵的充满系数变大，导致泵效变大，此时井底产液量依旧大于井口产量，随着套压的进一步提升，液体析出气体进入泵筒导致泵效下降，可能发生气锁，同时泵吸入口压力过大导致下冲程固定法尔关闭缓慢，甚至套压过大使动液面下降到泵挂以下。使得油井完全不上液。在这个过程中，存在一个泵效最大的拐点套压。

当套压最大时，且保持最大套压生产时，动液面下降到最大，井底流压最大，地层产液最小，泵吸入口压力最大，气体对泵效的影响达到最大。

整体来看，泵效受到油井产液、沉没度、气体饱和压力、泵挂、油杆油管组合等各方面影响，所以对于液量大，气油比较大的油井要建立不同套压下的产液及泵效表，根据最大泵效及最高产量来确定合适套压值。

3 常见控制高气油比油井气体对泵效影响的方法

3.1 安装气锚

气锚的作用是将井下流体在进入抽油泵前就把一些气体进行分离，从而降低气体对泵效的影响。气锚主要是利用油气的密度不同将油气分离出来的一种井下气液分离设备。常见的气锚主要是普通油气分离器、螺旋油气分离器、盘式油气分离器等分离设备，而使用相对较多的主要是根据“回流效应”和封隔器的油气分离器，另外一种使利用离心分离与“回流效应”相结合的螺旋式分离器。在理论上气锚可以使油气产生分离，能够减少气体对高气油比抽油井的影响，然而在现场使用中的作用不明显，另一方面没有完善的油气分离器的分离原理研究和探索，使得分气的效率和油气分离的运动原因无法准确计算。进而使得油气分离器的设计和对抽油泵泵效的影响无法精确计算。

3.2 调整机采参数

调整抽油机冲程冲次，使其在大冲程、小冲次下工作，同时抽油泵选取大泵径的抽油泵，减小防冲距，达到降低气体充不满影响。

3.3 选取合适的泵挂位置

根据相关学者研究降低泵的排出压力和泵的吸入压力比值可以提高含油气井的抽油泵泵效，其中下泵深度决定了泵的排出压力，因此提高泵的吸入口压力即通过增加沉没度就可以提升泵效，但因为沉没度的增加会导致凝析气加剧产生，使得泵内气体量增加，同时加大了冲程损失及漏失的加剧。所以要根据固定套压值确定合理的沉没度。

3.4 安装定压阀

建议根据该井的产液量和套压的关系曲线，同时选取该井的合理采油速度，来选取合适的套压进行生产。并不断的进行数据跟踪研究，周期性进行调整套压值，来控制合适的采油速度。传统的套管气压力控制装置较多，虽然在稳定产量，提升泵效，解决不合理的套压对动液面的影响。但是依旧还有一些缺陷，主要有以下几方面：

（1）常用的设备在需要人工来判断和操作套压放气大小以及套压放气时间。会受到现场人工操作的影响，这是因为当放气方法不正确将使套压忽大忽小进而使油层压力不断的冲击，导致地层能量失去平衡；

（2）常用的定压阀以及机械式设备，采用的是机械结构这些具有滞后性能够发生比较大的振动，使得套压不能够快速的控制和响应；

（3）常用套压控制设备没有相关的控制算法以及压力计算模型，导致套压控制没有科学合理的依据和控制精度；

（4）套压控制设备智能化较低，不能够实现人与机的交互联系。

4 结 论

套压跟随抽油井产量的变化而发生变化。要根据日常数据变化进行分析，保证在合理的套压设定值，进而提升套气举升原油的能力，降低气体对泵效的影响程度，提高油井的产量。为了使抽油井的套压控制更合理有效，需要不断的持续跟进，最好一井一策，同时也要充分考虑其它的因素例如产液能力、含水率、地层压力、气油比等来确定合适的套压值,并确定出合适的方法来确定单井套压的控制方法，从而更好地提升高气油比油井的日常套压管理。

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Analysis on the Influence of Casing Pressure Control on Production of Oil Well With High Gas-Oil Ratio

（Zhidan Oil Production Plant of Yanchang Oilfield Co., Ltd., Shaanxi Yan'an 716000, China）

In high gas-oil ratio oil wells, the casing pressure has a significant impact on oil production speed, production pressure difference, pump efficiency and other aspects. In this paper, the impact of casing pressure on pump efficiency was discussed from the formation of gas lock to the change of wellbore pressure. And some common gas prevention measures and principles were briefly introduced.

gas-oil ratio; casing pressure; gas lock

2020-02-17

郭占林 （1975-），男，工程师，陕西省延安市人，2014年毕业于中国石油大学，研究方向：采油工程。

TE355.5

A

1004-0935（2020）03-0284-03