抽油井泵效影響因素分析與提液增效對策研究

文/高鵬,石油開發中心有限公司

抽油井泵效影響因素分析與提液增效對策研究

文/高鵬,石油開發中心有限公司

抽油泵主要是由泵筒、柱塞、進油閥（吸入閥或固定閥)、出油閥（排出閥或游動閥）組成。 抽油機井的實際產液量與泵的理論排量的比值叫做泵效。泵效的高低反映了泵性能的好壞及抽油參數的選擇是否合適。提高抽油機井泵效是油井管理的一項重要工作，影響抽油機井泵效不同因素之間相互影響，因此通過某一個或少數幾個因素對泵效的影響進行評價時存在一定的局限性。為了科學地確定各個因素的主次關系，避免主觀隨意性帶來的偏差，采用主控因素分析法，對影響抽油機井泵效的眾多因素進行分析并提出提高泵效措施。

產液量；理論排量；提高泵效；主控因素分析法

隨著油田的不斷開發，井筒流體日益復雜，據統計抽油泵的平均泵效為57.8%，針對生產中受砂、氣、高礦化度水等因素影響，抽油泵“泵效低、檢泵周期短”等質量問題，如何根據采油廠的油藏和井筒條件合理配套生產參數，提高抽油機井泵效，減少能耗具有重要意義。在抽油井生產過程中，實際產量一般要比理論產量低，二者的比值叫泵效。

1 影響泵效的因素

影響抽油機井泵效的因素很多，從深井泵工作的3個基本環節（柱塞讓出體積，液體進泵和從泵內排出液體）來看，可歸結為以下4個方面：抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮，氣體和充不滿的影響，漏失影響和體積系數的影響。泵效的一般表達式可寫為：

式中：Sp—柱塞沖程，m；Sg—光桿沖程，m；β—進入泵內的液體體積與柱塞讓出的泵內體

積之比，表示泵的充滿程度，無因次；Bl—泵內液體的體積系數，無因次；Bo—泵內油的體積系數，無因次；fw—含水率，無因次；q—柱塞向上運動時的漏失量，m3/s；dp—泵柱塞直徑，m；S—沖程，m；n—沖次，min-1。結合油田的實際生產數據對影響泵效的因素做了某些方面的分析和探討，得到影響泵效的因素主要包括：氣體、沉沒度、含水、深抽、流壓、井斜、原油性質等。但是由于影響泵效的因素眾多，不同因素之間相互影響，通過少數幾個因素對泵效的影響進行評價時存在一定的局限性。因此，通過主控因素分析法可以找到主要影響因素，提出有效提高泵效的措施。

2 主控因素分析法

主控因素分析法是將多個指標化為少數互相無關的綜合指標的統計方法。它通過將原來指標重新組合成一組新的互相無關的綜合指標來代替原來指標，同時根據需要從中取幾個較少的綜合指標盡可能多地反映原來指標的信息。通過主控因素分析能夠客觀地確定各指標的權重，避免主觀隨意性帶來的偏差，對多指標變量進行科學評價。本文采用主控因素分析法對影響泵效的因素進行統計分析，以其為抽油機井的合理配套提供決策指導。圖1是綜合值F與實際油井泵效的對應關系圖，綜合值F越大，表示指標對降低泵效的影響越大。觀察泵效變化的趨勢線可見：隨著F值的降低，泵效增加。說明提取的主成分與實際油井的生產狀況能較好對應，反映了影響抽油機井泵效的主要因素；同時泵效有一定的波動，這是因為所取的7個主成分的累計貢獻率只有80.138%，還有一部分因素被舍棄了的緣故。按各個主成分和綜合值的得分進行排序后，結合具體油井的各項指標進行對比，可找出泵效低的主要原因，進行有針對性的治理，提高綜合管理水平。

圖1 綜合值F與實際油井泵效的對應關系圖

3 分析結果

（1）地層能量是影響泵效的最重要因素。根據具體油井的產能確定合適的泵深和泵徑，不僅能使產液量最大化，還能提高泵效。由于泵徑限制了抽油泵的最大排量和最大下泵深度，可配套多系列泵徑的抽油泵以適應不同產液量的需求。過大的沉沒度不僅增加了桿管的投入，還增加了沖程損失和漏失的影響，從而降低了泵效和產量。（2）氣體對產能的影響是復雜的，對于含氣量較大、油層物性較好、埋深較淺的油藏，可實現連抽帶噴；但對于油層物性較差、埋深較大的油藏，氣體的影響是負面的，應考慮防氣工藝。（3）原油黏度（原油密度）影響液體進泵效率，當原油黏度較大時應考慮降粘工藝或使用抽稠泵，減少液體的進泵阻力。（4）沉沒度、沖次、沖程以及氣油比影響泵的充滿程度，應根據單井的具體情況選擇合適的生產參數。（5）井身軌跡、抽油機的平衡狀況對泵效也有很大影響。做好抽油機的調平衡工作，選擇合適的抽油泵，可提高泵效。

4 提高泵效對策

4.1 地層方面

1）對于注水開發的油田，加強注水，保持油層能量高，井中液面高，是保證油井高產量、高泵效生產的根本措施。井中液面高，沉沒壓力高，增大原油進泵的動力，另一方面沉沒壓力高于飽和壓力，可防止原油脫氣，減輕氣體影響，增大泵的充滿系數；2）采取有效的防砂和改造油層滲透性等措施，提高滲流面積，減輕砂粒對泵的磨損，減輕漏失的影響。

4.2 井筒方面

(1)選擇合理的工作方式。選擇抽汲參數組合的一般原則是：對于粘度不太大的常規抽油機井應選用大沖程、小沖數和較小泵徑，這樣既可減小氣體影響，又可減小懸點的交變載荷；對于原油比較稠的井，一般選用大沖程、大泵經、小沖數，減小原油經過閥座孔的阻力和原油與桿柱與管柱之間的阻力；對于連噴帶抽的井，采用大沖程、大沖數、大泵經，快速抽汲可增大對井的誘噴能力。（2）確定合理的下泵深度和合理的沉沒度能使ηλβ乘積最大的下泵深度和沉沒度，即合理的下泵深度和合理的沉沒度。（3）使用油管錨減小沖程損失。用油管錨或封隔器將油管下端固定，則可消除油管的彈性伸縮，減小沖程損失。深井中將油管下端錨定還可消除由于內壓引起的油管螺旋彎曲，減小沖程損失。

4.3 設備方面和管理方面的措施

改善泵的結構提高泵效：針對油井出砂、結蠟、油稠的特殊情況，研制特殊抽油泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵,用在含氣多的井中的環閥式防氣抽油泵,用在稠油井中的液壓反饋抽稠泵；改善泵的材料提高泵效。采用耐磨材料加工成的泵可減輕砂磨引起的漏失，采用耐腐蝕的材料加工的泵防止泵受腐蝕引起的漏失和破壞；加強檢泵作業質量防止漏失。檢泵中下油管時按要求上緊絲扣，防止泵和泄油器等的連接部位漏失等。

[1]吳韞鵬，宋玉寶，李艷玲.對低流壓高泵效井的探討[J].油氣田地面工程，2006，25（10）