泵效影响因素探讨及合理沉没度的确定

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1、1深井泵泵效的影响因素分析和合理泵挂的确定吴 琼 付绍峰 韩 喜（吉林油田公司新立采油厂）摘要：摘要：文章通过对大量现场数据的统计分析，研究了影响深井泵泵效的各种开发因素，得出含水率、泵挂深度和沉没度与泵效内在关系。并得出了新立油田扶杨油藏合理沉没度和合理下泵深度范围。对指导今后对抽油机井生产管理和抽汲参数优化设计具有指导意义。主体词：主体词：泵效；深井泵；影响因素；沉没度；合理下泵深度 1 前言前言 抽油机井沉没度是指深井泵在动液面以下的深度，也就是动液面至深井泵的泵吸入口处的液柱 高度。它是将油层流体输送到泵筒内的能量标志，其高低对深井泵的工况产生直接的影响。如何确 定抽油机井合理沉没度，

2、一直是现场技术人员致力探索的问题。随着油田进入中高含水开发期，综 合含水逐年上升，油水混合液物性发生了变化，特别是生产中出现如偏磨井比例增加等新问题。因 此，研究中高含水开发期抽油机井合理沉没度更显得极为重要。2 影响泵效的因素影响泵效的因素 深井泵泵效（）指的是泵的容积效率，为油井实际产液量与抽油泵的理论排量之比。 通过对深井泵的工作原理分析研究认为影响深井泵泵效的因素很多，总体可归纳为三个方面： 一是充满程度损失影响，主要是液体黏度、温度、重度和气体影响：液体黏度低时，若抽油泵配合 不当则通过柱塞的漏失量增加，使泵效降低，反之黏度高，上冲程又使泵充不满；抽汲液体温度对 泵效的影响是因为它既

3、影响液体的黏度，若柱塞与泵筒材料的温度系数不同，会影响泵的配合，同 时温度影响液体中溶解气的逸出；液体重度影响抽油机的负荷，因而影响柱塞的行程，抽汲液的含 水量影响其黏度，液体的腐蚀性及所含研磨物（油层出砂）会使泵漏失增加。气体影响主要由于泵 内压力低于饱和压力，原油中溶解气分离出来占据泵内空间，降低泵充满系数，同时气体也干扰深 井泵凡尔工作，使原油不能及时充满泵筒，降低了排量。二是冲程损失的影响，主要由于在抽油机 上下冲程过程中，油管和抽油杆受交变载荷产生弹性伸缩，使光杆冲程与柱塞冲程之间产生位移差， 导致泵效下降。一般讲下泵深度越大、泵径越大、管杆变形越大，则冲程损失越大。另外在稠油中，

4、由于各种摩擦力引起的管、杆变形增大，使冲程损失增大，导致泵效降低。三是由于漏失的影响， 包括柱塞与泵衬套的间隙漏失、凡尔与凡尔座之间的漏失和油管漏失，这些都可使泵充满系数下降， 导致泵效降低。其中柱塞与泵衬套的间隙漏失量研究表明与泵径、泵挂的平方成正比，与泵间隙的 三次方成正比，与活塞两端的液柱压差成正比，与抽汲液的运动黏度和柱塞长度成反比。为了减少 以上三个方面对泵效的影响，实现提高泵效的目的，现场常采取控套气、下气锚、增加沉没度等减 少气体影响；采取油管锚定器、使用轻质抽油杆、滚轮接箍等减少冲程损失的影响；为了减少漏失 影响，根据抽汲液黏度，选择合理下泵深度和泵的级别。除了上述工艺方面措施

5、外，本文从开发生 产管理角度探讨提高泵效的途径：因为从上述分析中可以看出，影响泵效的因素都与深井泵沉没度 有一定关系，合理的沉没度对以上因素导致的泵效下降有一定的抑制和改善作用。另外，实际生产 参数（如油井含水率和泵挂等）也会对深井泵泵效产生一定影响。这里重点研究沉没度、油井含水、 泵挂三个方面对泵效的影响。并结合矿场实际资料的统计分析，确定不同抽油机井的合理沉没度范 围和泵挂深度，以期现场通过合理调整沉没度，实现提高深井泵泵效，提高开采效果的目的。 2.12.1 沉没度对泵效的影响沉没度对泵效的影响 沉没度是影响深井泵泵效的重要参数之一，在一定范围内，沉没度高，深井泵的泵吸入口压力 大，驴头

6、载荷减小，可减少泵漏失程度，因此有利于泵效的提高。但如果泵的沉没度过高，虽然泵 的充满系数较大，但由于抽油杆弹性伸缩加大，泵效提高幅度很小，并且有可能降低；如果沉没度 过小，则会出现泵口气体分离较多，泵的充满系数减小，同样会影响泵效，所以应存在一个合理的 沉没度。通过对新立油田 1000 多口正常生产抽油机井实际测得的不同沉没度下的平均泵效 与沉2没度 Hc 进行了回归分析，发现泵效 与沉没度 Hc 的半对数关系明显（见图 1） ，关系式为：（1）513.25)ln(9039.4cHR2=0.5767y = 4.9039Ln(x) + 25.513 R2 = 0.576702040608010

7、0020040060080010001200沉没度，m泵效，从图 1 可以看出，随着沉没度的增加，深井泵泵效逐渐提高，当达到一定程度，泵效提高幅度 则越来越小。沉没度越低，泵效越低，当沉没度降低到一定程度时，泵效降低速度加快，主要是由 于沉没度过低时导致溶解气分离加剧，气体影响使泵充满系数减小，泵效大幅度下降。 2.22.2 油井含水率对泵效的影响油井含水率对泵效的影响 当油井含水率发生变化，使采出液的物性发生变化：一般随着含水的上升，原油粘度下降、混 合液比重增加、溶解气含量减少，这些都有利于泵效的提高。通过对新立油田泵况正常的抽油机井 采出液的含水率与泵效数据进行回归分析，发现两者存在以下

8、的线性关系（见图 2） ，两者的关系 式为：（2）523.33182.0001.02wwffR2=0.9033y = 0.001x2 + 0.182x + 33.523R2 = 0.9033010203040506070020406080100含水，泵效，图 2 新立油田油井含水与泵效关系曲线图 1 新立油田泵效与沉没度关系曲线32.32.3 泵挂对泵效的影响泵挂对泵效的影响 当沉没度相同而深井泵的下泵深度不同时，泵效也不同。深井泵下的越深，冲程损失加大，溶 解气含量增高，泵效会降低，现场大量生产数据证明了这一点。例如对新立油田沉没度为 150m 抽 油机井统计发现，随着泵深的增加泵效有所下降

9、，两者呈线性关系（见图 3） 。y = -6E-11x4 + 3E-07x3 - 0.0006x2 + 0.4709x - 84.601R2 = 0.7218010203040506060080010001200140016001800泵泵挂挂，m m泵泵效效，3 合理沉没度、泵挂深度的确定合理沉没度、泵挂深度的确定01020304050607002004006008001000沉沉没没度度，m m泵泵效效，% %对数 (fw90%)3.1 合理沉没度的确定 目前新立油田已经进入中高含水开发阶段，油井含水级差增大。为了确定不同含水级别下的合 理沉没度，对油田正常生产的抽油机井，按照其含水级别将

10、沉没度和泵效的关系进行数理统计，并 进行了回归分析，寻找三者内在的规律性。图 4 是新立油田 1000 多口抽油机井不同含水级别下泵 效与沉没度之间的关系曲线。 可以看出，泵效与沉没度存在以下规律： （1）在沉没度相同的情况下，随着油井含水率的上升，泵效呈逐渐增加趋势； （2）对于任何含水级别的油井，随着沉没度的增加泵效提高幅度趋于减小； （3）新立油田最小沉没度应为 80-120m，对于含水率80%的油井，合理沉没度应在图 4 新立油田不同含水级别沉没度与泵效关系曲线图 3 下泵深度与泵效关系曲线(沉没度为 150m)4200350m 之间；含水80%的油井，合理沉没度应在 300400m

11、之间。 3.2 合理下泵深度的确定 注水开发油田按油田综合含水率（fw）的变化划分为低含水期（fw60%） 、高含水期 （6080%） 。不同含水开发阶段以及不同含水级别的油井，深井泵 的合理下泵深度应该是不同的，因此对处于不同含水阶段的抽油机井下泵深度与泵效的关系进行了 回归分析（见图 5、图 6、图 7） 。图5 含水60%时泵深与泵效关系曲线01020304050700800900100011001200泵挂，m泵效，图6 含水60%80%时泵深与泵效关系曲线010203040506007008009001000110012001300泵挂，m泵效，图7 含水80%时泵深与泵效关系曲线0

12、102030405060600700800900100011001200泵挂，m泵效，5从不同含水阶段的下泵深度与泵效的关系曲线可以看出： （1）不同含水阶段的抽油机井，随着下泵深度的增加，泵效呈逐渐增加，当出现峰值后，如 果进一步加大泵挂，则泵效逐渐下降。分析原因是由于泵挂过深，管杆弹性变形加剧导致冲程损失 加大。同时低含水井泵效出现的峰值较高含水井出现晚些，主要由于随着含水率的增加，抽汲液的 重度和黏度、含气量发生变化所致。 （2）随抽油井含水率的上升，合理下泵深度逐渐降低。 因此，目前新立油田泵挂深度应控制在 1050m 以内。对于含水小于 60%的油井，合理下泵深 度应在 900110

13、0m 之间；含水在 6080%的油井，合理下泵深度应为 7501000m 之间；含水高 于 80%的油井合理下泵深度应在 800950m 之间。对于含水率高于 60%的油井，减小下泵深度， 即可以实现提高泵效，又可以减少井下管、杆的用量，节约生产成本。4 结论及建议结论及建议 影响泵效的因素很多，每口井这些因素并不同时存在，对泵效的影响程度也不同。而且理论上 计算合理的沉没度和泵挂深度时非常繁琐复杂，其中涉及的一些参数常无法求取或者存在计算误差 较大的问题。通过矿场实际生产数据的统计分析，解决和简化了这一难题，并且具有一定可信度。 综上得出以下结论： (1)中高含水开采期，下泵深度不易过大，特

14、别是泵径大于 56mm 的深井泵更应减小下泵深度；(2)合理沉没度范围应因井而宜，含水大于 80%的油井，合理沉没度应为 200350m 之间，含水 小于 80%的油井，合理沉没度应为 300400m 之间。 (3)为提高泵效，应加强抽油机井日常生产管理，对于沉没度低的井应采取控套气措施，尽量不 要采取加深泵挂的措施。 (4)对于沉没度偏高的井，根据生产实际采取换大泵或上提泵挂措施来提高泵效。参考文献：参考文献：1 万仁溥、罗英俊主编， 采油技术手册 ，北京：石油工业出版社，1997 年。2 王鸿勋、 张琪， 采油工艺原理 ，石油工业出版社，1994.11。3、刘丁曾， 多层砂岩油田开发 ，北京，石油工业出版社，1986 年。 作者简介：吴琼(1970-)，男，工程师，1995年毕业于大庆石油学院石油地质专业，现在吉林油田新立采油厂地质所 从事开发科研、中远期规划设计和管理工作。通讯地址：吉林省松原市吉林油田公司新立采油厂地质 所，Email：，联系电话 0438-6231526，邮编131109。