齊37塊深抽井采油工藝優化

摘要：齊37塊為遼河油田典型的超深低滲區塊，油層埋深2650-3050m，各井平均泵掛達2700多米，由于井深、井斜、管材老化等因素影響，2009年，該區塊各井大面積倒井，各井平均檢泵周期不足150天，這一問題已嚴重制約了該區塊的高效開發，針對這一生產實際，筆者通過分析各井理論載荷等數據，采取針對性措施，目前該區塊該井檢泵周期已延長至250天以上，油井生產時率大幅提升，油井作業維護成本大幅降低。

關鍵詞：齊37塊；檢泵周期；理論載荷；生產時率

1. 生產現狀及問題原因分析

齊37塊共有油井16口，開井12口，平均單井日產液5.3方，單井日產油3.2方，完全靠天然能量開采，初期產能較高且大部分為自噴井，自2006年投入開發以來，產量遞減速度較快，并且該塊各井抽油桿斷脫、油管漏失現象較為嚴重，2009年達到了檢泵頻數的頂峰。

2009年該區塊各井平均檢泵周期僅有125天，2009年該區塊共檢泵36口，其中14口井是由于疲勞破壞導致的抽油桿本體中上部斷脫，另外8口桿斷井是由管桿偏磨引起，5口因油管漏失而檢泵的井全部為油管本體漏失，是由管桿之間偏磨引起，4口卡泵井是由于管桿之間摩擦產生鐵屑，導致卡泵，其他原因引起檢泵5口，綜上可得：疲勞破壞和偏磨引起的檢泵達31井次，占總檢泵井次的86.11%。

該區塊各井懸點載荷等數據的平均值統計如下：

表1齊37塊各井原參數平均值統計表

平均值井斜角最大懸點載荷kN動液面

m

沖次泵掛

r/minm

21.35°11324453.552701.5

通過表1及表2可以看出：

懸點載荷過高和偏磨是引起檢泵的主要原因，現就這兩個主要原因進行具體分析：

1.1 懸點載荷高，導致抽油桿疲勞破壞，引起斷脫

抽油桿懸點載荷主要是由抽油桿自重、液柱自重兩大部分組成，其次是抽油桿和液柱的慣性載荷以及振動載荷，最大載荷的理論計算公式如下：

Fmax= (F液+F桿)(1+Sn2/1790)（1）

F液=ρ液g(A活塞-A桿)L =π/4×ρ液g(d活塞2-d桿2)L（2）

F桿=ρ桿gA桿L =π/4×ρ桿gd桿2L （3）

由上述三式可得：Fmax=π/4×g (ρ桿d桿2L+ρ液(d活塞2-d桿2)L)(1+Sn2/1790)（4）

式中：Fmax：抽油機懸點最大載荷；F液：液柱的重力產生的懸點載荷；

F液：抽油桿柱的重力；S：沖程； n：沖次；

ρ桿：抽油桿 (鋼)密度；ρ液：液體的密度；

g：重力加速度； L：抽油桿柱長度；

A桿：抽油桿截面面積；A活塞：活塞截面積，

根據(4)式可得：懸點載荷與泵徑、沖次、沖程、泵深、桿徑（桿柱組合）5個因素有關。

分析：a、當泵徑變化（44mm變為38mm），其他參數均采用該區塊平均值。

則Fmax1- Fmax2=π/4* g (ρ液(d活塞12-d活塞22)L)(1+Sn2/1790)

通過計算：當由44泵換為38泵后，懸點載荷減少了9.17kN，由此說明泵徑調小后，能夠有效減少懸點載荷。

b、由于該區塊屬于低滲儲層，供液不足，為了有效維持油井產能，確保油井有足夠的沉沒度，泵掛深度不能上提。

c、該區塊各井的平均泵掛為2701.5m，管桿蠕變現象較為嚴重，降低沖程，加大沖程損失對泵效的影響，影響油井產量。

d、通過（1）可知，最大懸點載荷與沖次的平方成正比關系，如果想降低懸點載荷，與調節沖程相比，調節沖次更直接有效，同時調節沖次還能有效減少抽油桿所承受交變載荷的頻數，延長抽油桿使用壽命。

e、井深一定，桿柱組合不同導致抽油桿重量及抗疲勞強度不同，因此，優化抽油桿組合也是實現減少抽油桿疲勞破壞的途徑之一。

1.2偏磨導致抽油桿斷脫、油管漏失及卡泵

該區塊各井井斜較大，井斜段在1300～1400m和2000-2600m，最大井斜達34.88度。

由于斜井井筒軌跡是彎曲的，抽油桿受井筒軌跡的影響而呈現曲線狀態。又由于抽油桿本身具有彈性和剛性，在彎曲的油管中，不可避免與油管相互接觸。引起管桿之間發生偏磨， 導致桿斷脫和管漏失。

2. 問題攻關

2.1 降低沖次

通過以上分析我們知道，降低沖次能夠有效減少抽油桿承受交變載荷的次數， 該區塊各井的沖次已是抽油機所能調節的最小值，為了改善抽油桿的工況，延長使用壽命，將各生產井的原電機更換為調速電機，在保證產量的前提下，盡量減小沖次，同時采用長沖程生產。

2.2 調小泵徑

該區塊開采初期全部采用φ44泵生產，為了減少懸點載荷，我們采用φ38泵生產。

現場施工效果見下表：

表2 施工前后參數對比分析表

井號措施前情況措施后情況

懸點載荷（KN）產液量（m3）懸點載荷（KN）產液量（m3）

齊37-67-671131.61041.65

齊37-68-641172.51092.42

平均值1152.05106.52.045

通過上表分析：2口井懸點載荷大幅下降了8.5KN，同時施工前后產能基本穩定。

2.3 優化桿柱組合（調節桿徑）

根據機采系統效率軟件，優化井筒桿柱結構，由以前的二級組合優化為現在的三級組合，并且上部500m換為高強度H級抽油桿，抽油桿自重較以前增加了約0.43kN，但是桿柱強度明顯增加。

2.4 綜合性措施

上述措施在應用當中得到了較好的驗證，因此我們將降低沖次、調小泵徑、優化桿徑3項措施與連續桿技術綜和運用。

由于連續桿沒有接箍和絲扣，比相同組合的普通桿重量輕8～10%，并且沒有應力集中點，有效減少桿斷脫幾率，連續桿抗拉強度較高，強度介于D級和H級抽油桿之間，并且在下部增加加重桿組合，減少中和點以下抽油桿的長度。同時連續抽油桿在井斜段及理論中和點下部增加半徑為31mm的弧形面，與油管接觸面大，承壓面積大，摩擦力減小，降低桿管磨損。

應用小泵、慢沖的參數組合與連續桿配合使用，公司在該區塊試驗了1口井，泵徑由原來的44mm變為38mm，沖次由原來的3.6次將為現在的2.2次，懸點載荷由施工前的119KN變為現在的101kN，效果較為明顯。

3. 結論

通過對齊37塊抽油桿斷脫、油管漏失原因進行跟蹤、相關資料分析，并逐步采取措施，該區塊油井躺井率有效降低，目前該區塊各井的檢泵周期均不低于250天，同時，采油生產成本大幅降低，現得出結論如下：

⑴ 通過降低沖次、調小泵徑能夠有效降低抽油桿懸點載荷。

⑵ 優化桿柱組合能夠提高抽油桿抗疲勞破壞強度，有效延長油井檢泵周期。

⑶ 連續桿技術與降低沖次、調小泵徑、優化桿柱組合綜合運用，較好的治理了抽油桿斷脫等檢泵問題。

參考文獻

[1] 張琪.采油工程原理與設計[M].東營：石油大學出版社.

[2] 羅英俊等.采油技術手冊.石油工業出版社出版.

作者簡介

韓柏東（1983-），男，2007年畢業于大慶石油學院石油工程專業，現工作于遼河油田遼興油氣開發公司，主要從事采油管理、撈油井管理、注水井管理等工作。