油井合理沉沒度確定方法與礦場實踐

楊懷華 楊艷波 梁爽 隋磊 趙棟

摘要：抽油井正常生產需要穩定的供采平衡，而合理沉沒度是油井能否達到供采平衡的一個衡量尺度。抽油泵合理沉沒壓力或沉沒度的確定是抽油機井管理的核心，是保證油井穩產，使抽油機在高系統效率、低能耗下運行的關鍵因素，是延長油井免修期，最終達到最佳經濟效益的前提。本文在充分調研基礎上加強研究、全面分析油井產能、流體物性、工作參數設備狀況等因素對抽油泵合理沉沒壓力影響的基礎上，確定抽油泵合理沉沒度確定思路和方法。采用模糊評判方法，選擇泵效、系統效率、產量、經濟效益、設備利用率多個目標函數對方案進行優選。準確預測油井產能是油井生產系統優化設計的基礎，根據不同油井的生產情況和資料情況，利用曲線擬合法找出沉沒度與泵效、系統效率的相互關系，結合檢泵率，最終確立抽油機井沉沒度的合理范圍，為油田生產提供技術依據。

關建詞：油井沉沒度；泵效；系統效率；合理范圍

油井沉沒度過低對油井結蠟、結垢、油管刺漏、砂卡、泵漏失都有影響。技術人員應強化合理沉沒度意識，積極摸索油井合理沉沒度區間，每口井都要摸索，由每口井合理沉沒度制定出科學的區塊合理沉沒度。積極貫徹合理沉沒度制度，通過安裝二級減速裝置、間抽、提撈等措施，確保供采平衡。謹慎調大參數，加大新技術應用，解決沉沒度不容易監測到位的問題。

1 合理沉沒度判別

實際上對于抽油井，沉沒度過低不僅僅是容易燒泵，也將出現油井結蠟、結垢、油管刺漏、出砂等一系列難題，給后續治理工作帶來意想不到的難度。目前，低產液區油井合理沉沒度的概念，在相當一部分人的理念里，還停留在一個油井參數的位置，并未給予足夠重視，不知道沉沒度過低會造成一系列影響油井正常生產的后果。產量緊張是破壞合理沉沒度的首要原因，但破壞合理沉沒度，不但不能增加產量，反而使產量減少，甚至出現長期躺井現象。本文緊密結合井下作業施工現場實際，分析了油井沉沒度對油井正常生產的影響，得出沉沒度過低將會直接導致油井結蠟、結垢、管柱刺漏、活塞磨黑、球座刺漏等結論，同時闡述了長期執行科學有效的合理沉沒度制度的必要性。

2 沉沒度過低所造成的主要危害

2.1 產能高的井沉沒度過低易造成油井結蠟和油管刺漏

一般認為油井結蠟僅僅是清蠟不及時才導致的，但在實際工作中，我們發現由于產量緊張盲目調大抽油井抽汲參數，造成液面虧空，地層壓力下降，溶解在原油中的輕質成分以氣體狀態析出，充滿泵筒，這樣抽油泵舉升效率下降甚至無法舉升液柱，只對氣體壓縮，油管內部的液體處于平穩靜止狀態，石蠟結晶析出加快，甚至堵塞上部油管，而管內下部的氣體在上部液體壓力下把油管絲扣刺出溝痕，發生漏失現象，所以沉沒度過低也會直接導致油井結蠟和油管刺漏，其形成機理為：抽汲參數大——沉沒度過低——氣大——抽油泵不舉液——管內液柱相對靜止——結蠟加快——氣刺油管——重新作業.

例如：A井上次施工2015年7月，本次施工原因漏失。該井起出管柱后發現：1）上部 30 根油管結蠟嚴重，其中的 3 根油管被蠟堵死，用水泥東打壓解開。2）在管柱中部發現 1 根油管公扣漏失嚴重，卸掉后管內有氣體溢出，油管公扣即將刺出溝痕。3）在起泵上相鄰油管時，氣體與液體蠟等一次噴出。經過現場分析，我們認為該井漏失原因應該是沉沒度過低，液面虧空所致。調查該井的生產情況，發現該井的沉沒度在 2017年3月前保持在70m 深度左右，之后產液量逐漸下降，由60噸下降到20噸，液面逐漸升至井口，直至停井待作業。這就說明沉沒度過低給石蠟析出創造了條件，并在后續待作業過程中使油井結蠟更加嚴重。同時也說明地層虧空后，氣體對油管絲扣的損害較大，特別對使用年限長，絲扣膠涂抹不到位的情況下，氣體的損害更大，非常容易刺壞油管導致漏失。

2.2 產能低的井沉沒度過低易造成油井凡爾座刺壞，閥座刺壞

沉沒度過低，將會造成輕質成分在套管內以氣體狀態析出，隨液流被吸入泵內，在吸入過程中，因氣體的不穩定性，導致凡爾球座不嚴，在氣液長時間的沖蝕作用下游動或固定凡爾球座被刺壞。B井上次施工2014年11月，2017年3月采油礦反映液面到井口，示工圖漏失，2017年4月施工起出發現管桿柱完好，游動凡爾球與座刺壞，球與座上部無砂或其他雜物，調查該井生產情況，發現該井沉沒度一直保持在 50m 左右，據此我們分析認為該井沉沒度過低是造成該井漏失返工的主要原因，該井現泵徑 28mm曾經于 2017.4.12-16 間抽恢復液面，產能明顯不足，如果長期不降低抽汲參數或間抽，就會過快動液面下降深度，從而加劇油流內輕質成分以氣體狀態進入套管內，導致游動凡爾球座被刺壞。

2.3 沉沒度過低會造成油井結垢和偏磨，甚至砂卡

油井結垢的主要原因是地層內含有垢質成分，正常情況下，由于抽油井供采平衡，沒有給結垢創造條件。當沉沒度過低時，供采平衡的關系受到破壞形成了強采強抽，一方面造成液面虧空，地層壓力下降，溶解在原油中的輕質成分以氣體狀態析出，充滿泵筒，垢質析出，特別在含水高的油井，結垢較快，它們附著在抽油桿外壁和油管內壁上，對抽油桿下行增加阻力，使之彎曲，從而發生桿管偏磨，而含水高又加重了偏磨程度。另一方面抽空后，對地層進行破壞性開采，以至細粉狀固井水泥及油層砂隨地層液流進入井筒內，現有的防砂篩管還不能完全防止固井水泥及油層砂隨地層液流進入泵筒內。C井于2015年5月換泵施工（φ44-φ57），該井調查原因是該井液面沉沒度一直保持在700m 左右，達不到要求，需要降液面。起出原井發現桿磨斷，80 根桿偏磨嚴重，完井后降沖次，增加沖程但是在后期跟蹤調查發現該井在生產 15天后，沉沒度歸零，已間抽停井，再次起抽時發現泵已卡死，2016年4月上井施工，起出發現泵內有大量灰色水泥面，結合換泵后的生產情況，分析認為，該井在φ44-φ57 泵后抽汲能力增大，而我們對該井產液量估記不足導致抽空，對地層進行破壞性開采，以至細粉狀固井水泥隨地層液流進入井筒內，當該井停抽恢復液面時，進入管柱內的細粉狀固井水泥開始沉積，以至卡泵。后經協商，泵換小一級（φ57-φ44）完井，完井后該井現一直正常生產，從該井情況看，動液面過低是導致該井卡死的主要誘因。

綜上所述，產量高的井要合理確定沉沒度，一旦降低合理沉沒度打破了供采平衡關系，將加速管柱的結蠟、漏失，縮短檢泵周期。低產液井采用降低合理沉沒度的方法增加產量破壞了油井供采平衡關系，雖然單井產量短期內增長較快，但其產能卻不足以使油井產量長期維持在高位運行，當井筒環空油液被強行抽空后，油井進入惡性循環階段，產量下降顯著，短時間內甚至沒有產量，出工不出力的惡果就是管柱偏磨、結垢、活塞磨黑，以至返工。對于小于 0.5 噸低產液井，作業時往后排序，待作業時間加長更易蠟堵。這樣計算可知用降低合理沉沒度的方法增加產量，對低產液井來說不升反降。

3 加強沉沒度管理幾點認識

對特殊井低產液井加強液面監測，連續跟蹤掌握規律，為調參、間抽提供科學依據，保證油井的動液面處于合理空間。加大低產液壓塊新技術應用，如智能抽油技術等等。新投產大部分井屬低產井，本身產能不足，液面偏低，如不能降低參數，可間抽或提撈采油。高產能井要謹慎科學調大抽汲參數。對間抽井要確定科學合理的間抽制度，一旦確定，就要堅決執行加強監測力度，動態管理間抽制度。

參考文獻

[1]王鴻勛，張琪.采油工藝原理[M].北京：石油工業出版社，1996.

[2]萬仁薄，羅英俊.采油技術手冊[M].北京：石油工業出版社，2005.

（作者單位：中國石油化工股份有限公司

勝利油田分公司河口采油廠）