有杆泵合理沉没度的确定

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y = - 4E - 06x4 + 0. 0012x3 - 0. 1397x2 + 6.
7737x- 55. 263 含水 60% - 80% 的曲线:
y= 2E - 05x3- 0. 0076x2+ 0. 96x+ 23. 879 含水 40% - 60% 的曲线: y= 5E - 06x3- 0. 0034x2+ 0. 8315x- 7. 291 含水 20% - 40% 的曲线: y= - 0. 0004x2+ 0. 3113x+ 9. 8047 从上图可以看出, 随着沉没度的增加, 泵效增 加, 当沉没度达到一定值时, 泵效曲线逐渐变缓, 最 终不再上升。沉没度相同时, 含水越高, 泵效越高; 含 水越高, 泵效随沉没度变化越快。含水大于 80% 时, 沉 没度只要达 到 60m , 即 可 满 足 要 求。 含 60%~ 80% 时, 沉没度只要达到 100m , 即可满足要求。含水 小于 60% , 沉没度达到在 250m 以上, 才可满足要 求。
P in↑, Β↑, Γ↑; H s↑, H pump ↑, L p ↑, Κ↑, Γ↓。
H s 的变化对泵吸入口和漏失处压力都有影响,
对漏失量的影响要根据具体油井进行计算。所以 H s
Ξ 收稿日期: 2007- 08- 12
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内蒙古石油化工 2008 年第 5 期
的变化对泵效有正负两方面的影响, 同时由于沉没 度增加所引起的抽油杆长度和悬点载荷增大对抽油 井生产设备和运行费用的影响也必须考虑, 在抽油 井生产系统设计中应充分考虑到这两方面的作用, 从而确定合理的沉没度, 使油井能够高效、安全地生 产。 2. 5 在其他条件都不变的情况下沉没度与产量和 泵效的关系
5. 3 针对上面的分析, 对胡3 3 3 井加深泵挂提高 泵效。胡3 3 3 加深泵挂后, 泵效提高明显, 日增油 1. 5 吨。
加深前
加深后
井号 沉没度 日产液 日产油 含水 沉没度 日产液 日产油 含水 备注
m m3 d t d % m m3 d t d %

加深
180 10. 16 6. 66 22 350 12. 79 8. 17 24
图 1 不同下泵深度下产量与泵效的关系 图 2 某一权重下下泵深度与权重的关系
4 矿场经验分析
80%、80%~ 100% 4 个含水阶段, 来研究沉没度与
安五油田 Y9、Y10 油层渗透性较好, 油藏的油 泵效的关系变化规律。在抽油泵正常生产的前提下,
水分异好, 有统一的油水界面, 油藏构造上倾方向砂 泵挂在 1100m~ 2000m 范围内, 将相同含水级别的
吸入口处的气液比 (或溶解气油比 R ) , 也影响到泵 内气液比的大小, 所以沉没度对泵效的影响反映在 气体对泵效的影响。
2. 2 冲程损失影响泵效 在产液量一定的条件下, 沉没度越大, 要求的下
泵深度越大, 也即抽油杆柱的长度越长, 冲程损失就 越大。
2. 3 漏失影响泵效 抽油泵工作过程中的动态漏失量的大小与漏失
岩尖灭或成岩致密带作为对油气遮挡的圈闭条件,
油井, 以沉没度为横坐标, 泵效为纵坐标, 形成了泵
构造下倾方向有边底水, 为典型的岩性~ 构造油藏,
效随沉没度变化的关系曲线。 该曲线在考虑含水和
弹性弱水压驱动; 长 1、长 2 油层物性相对较差, 具 沉没度的前提下, 运用矿场实际的生产数据。综合考
非均质性。油藏主要受岩性控制, 局部构造变化影响 虑了该区块原油物性机抽设施的影响。(y= f (h) , 也
的实际工作状况与理想条件比较可归纳以下四点。
①抽油杆柱和油管柱的弹性变形对柱塞冲程的 Sp 影响; ②气体和泵充不满的影响, 气体进泵和泵的排
量大于油层的提供液能力, 使柱塞让出的泵筒空间
不能完全被液体充满; ③漏失的影响, 抽油机泵阀、
泵筒与活塞间歇以及油管柱都可能会产生漏失; ④
经地面脱气和降温后液体体积收缩的影响。
由此, 抽油泵的泵效可以分解为:
Γ = Γs
Β-
Γl Bl
式中: Γ—抽油泵泵效; Γs—柱塞冲程系数 (即为柱塞实际冲程与光杆 冲程比值) 表示抽油杆柱和油管弹性伸缩
对泵效的影响;
Β—泵的充满系数 (表示泵在工作过程中被液 体充满的程度) ;
Γl—液体漏失系数 (反映泵工作时抽油系统中 液体漏失对泵效影响) ;
5 现场计算结果及分析 5. 1 胡3 3 井, 含水 50% , 泵挂 2004m , 泵径×冲 程 × 冲 数 为 38 × 3 × 4, 动 液 面 1606m , 沉 没 度 398m , 日产液 8. 84m 3, 泵效 44%。 利用上面的分析 进行计算结果如下:
泵挂 沉没度 日产液 泵效 柱塞冲程 泵漏失系数×
如果油井的抽汲参数不改变, 只改变泵深。根据 前面的分析可知, 随着泵深增大, 沉没度也会增大, 使得气体影响减小, 从而使泵效提高, 同时产量也提 高。 但是, 这种趋势不是一成不变的, 对于有些井来 说, 由于泵的漏失较严重, 随着泵的下入加深, 泵内 外压差增大, 使泵的漏失量加大。 同时, 由于杆柱的 长度增加, 冲程损失也加大, 这两种情况都会使泵效 降低, 当两者的影响大于气体影响减小量的时候, 随
着泵深的加大不但不会增加产量, 反而会降低产量。 所以, 在加深泵挂时, 检泵和合理配置管柱是非常必 要的。 3 合理沉没度的研究
沉没度对抽油井工况的影响是复杂的, 在同一 下泵深度下, 沉没度会随产量的增加而降低, 泵效也 同时降低。不同下泵深度下的产量与泵效 (之间的关 系 如图 1) 可以看出, 在确定抽汲参数和下泵深度 时, 不能单纯追求高的产量或追求高的泵效, 因为两 者是互相矛盾的。这实际上是二变量的优化问题, 可 构造一个函数 Y, 使 Y= A + BQ 。 其中 A , B 分别是 产量和泵效的权重, 这样, 二变量的优化就变成了单 变量的优化问题。 当然, 分配的权重不同, 寻到的最 优下泵深度和产量是不同的。 下图是某一权重下下 泵深度 H 与权重 Y 的关系图。
〔参考文献〕 [ 1 ] 李 颖 川 主 编. 采 油 工 程. 石 油 工 业 出 版 社,
2001. [ 2 ] 卢建平等. 抽油机井合理沉没度与泵效关系讨
论. 河南石油, 2002. [ 3 ] 王玉普等. 有杆抽油系统的经济运行. 大庆石
B l—液体的体积系数 (表示液体从泵吸入状态 到地面标准状态的体积变化)。
B l = B 0 (1 - f w ) + B w f w 2 沉没度与泵效的关系
沉没度 H s 表示抽油泵沉没在动液面以下的深 度, 其大小基本反映了泵吸入口处的压力 P in。
H p um p = H f + H s P in = P c + △P g + △P o 式中: H pump 下泵深度; H f 为动液面高度; P c 为饱和压 力; △Pg, △Po 分别为气、油相压力。 2. 1 气体影响泵效 吸入口处压力与饱和压力差值的大小反映了泵
的。沉没度的大小与油井的产量和下泵深度有关, 而
下泵深度和抽汲参数确定后, 控制油井实际产量的
泵效又在很大程度上受到沉没度的影响, 它们之间
的关系是复杂的相互关联, 本文目的是通过有杆抽
油系统的优化设计, 确定油井的生产能力, 在充分考
虑产量和泵效的前提下, 选择合理的沉没度, 确定生
产系统的最优工作参数, 从而使有杆抽油生产系统
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有杆泵合理沉没度的确定Ξ
路 勇, 李 侠, 黄耀达
(长庆油田第三采油厂)
摘 要: 由于抽油井许多因素的影响, 使泵效不是很平稳。为了对油井进行准确地监控和分析, 针对 性的对低泵效井采取措施, 提高泵效。本文从油井产能分析入手, 在考虑了机、杆、泵匹配的基础上, 讨论 了沉没度与泵效的关系和气体、冲程损失以及漏失对泵效的影响, 并结合现场生产数据分析。 确定合理 的油井泵沉没度可以最大限度地提高采油系统效率。
关键词: 有杆泵; 沉没度; 泵效
近年来, 胡尖山油田和安五油田滚动多层系开
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发, 取得了长远的发展。 但随着泵挂深度的增加, 虽
然因沉没压力增大而使泵的充满系数有所增加, 但
是抽油杆和油管的弹性形变以及泵的漏失量也会相
应增加, 反过来又降低了泵的有效冲程和容积效率,
因此, 在实际生产中, 选择合理的沉没度是十分必要
油藏分布, 边水较弱, 属于构造~ 岩性油藏, 弹性弱 是上面提到的 Y = A + BQ 函数, 在权重含水下, 泵
水压~ 溶解气驱动。 目前共有油井 79 口, 综合含水 效与沉没度的关系, 这里采用的是统计函数, 利用矿
70. 3% , 平 均 动 液 面 1471 米, 平 均 原 油 粘 度 场数据, 只考虑一个因素, 其余全部包含内的分析方
40- 16
146m
6 结论与认识 提高泵效是个系统工程, 就目前油田生产现状
来说, 主要是要在保证正常产液量的情况下, 努力的 提高泵效。 6. 1 认识到沉没度与泵效、产量之间的矛盾关系, 确定二优化函数 Y= A + BQ 。 6. 2 利用三者关系确定合理优化方法。对原油物性 和油井工况差别较小的特定区块, 可以通过对油井 含水、泵效和沉没度等矿场数据分析, 得出该区块油 井在不同含水下油井的最佳沉没度。 6. 3 泵效与沉没度的变化趋势, 符合多项式变化规 律, 含水越高, 幂次越高。 泵效随沉没度的增加大而 提高, 当沉没度增加到一定值时, 泵效基本保持不 变, 甚至还有下降趋势。 6. 4 沉没度相同时, 含水越高, 油井泵效越高; 含水 越高, 泵效到达最大值时, 所需沉没度小。 6. 5 尽量减少高冲次运行, 减少抽吸过快而引起的 泵筒充不满现象。
处两端的压差、漏失流体的过流面积和柱塞的运动
速度等有关, 在相同的泵况和抽汲参数条件下, 漏失 量取决于泵排出口压力与吸入口的压力的差。
2. 4 沉没度对泵效的影响 在其他条件一定的情况下, 抽油泵泵效L
Γ=
S
S
Κ Β-
q Q
式中: s 为光杆冲程; Κ为冲程损失; Q 为泵的理论排
量; q 为漏失量; L p 为泵挂。各参数的关系为: H s↑,
2600m p a·s, 气油比为 20。将油井的含水按 20% 的 法。)
级别递增, 分别为 20%~ 40%、40%~ 60%、60%~
2008 年第 5 期 路勇等 有杆泵合理沉没度的确定
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从上述可以看出, 沉没度与泵效的关系曲线变 化趋势符合多项式规律, 含水越高, 多项式幂次越 高, 沉没度增加对泵效的影响越小, (由于含水增加, 粘度下降, 气油比下降, 泵充满系数越高, 在高含水 状态下, 以上指数变化不大, 故泵效随沉没度升高提 高不明显) 含水 80% - 100% 的曲线:
在高效安全的条件下工作。 同时结合胡尖山油田和
安五油田的部分区块的矿场生产数据, 利用得出的
分析方法对油井含水与沉没度的关系进行研究, 得
出了不同含水情况下, 油井的最佳沉没度的计算方
法。
1 泵效的影响因素
实际泵效为油井实际日产量与理论日产量的
比。 一般只有当油井在连喷带抽时, 泵效 Γv 才有可 能接近甚至大于 1。正常情况下, 若 Γv 达到 0. 6~ 0. 7 就认为泵效良好。泵效的影响因素很多。从抽油泵
(m ) (m ) (m 3 d) (% ) 系数 (% ) 充满系数 (% )
2000 400 8. 74 44. 5 74. 2
60
1950 350 8. 67 44. 1 74. 8
59
1900 300 8. 59 43. 7 75. 4
58
1800 200 8. 44 43. 0 76. 7
56
1700 100 7. 96 40. 5 77. 9
52
1650 50
7. 56 38. 5 78. 5
49
由此可以看出当沉没度大于等于 300m 时, 泵 效随沉没度的增加变化趋于平缓, 变化不大。说明施 工下泵设计, 泵挂 2000 米与泵挂 1900 米泵效差不 多。
5. 2 元3 3 井, 含水 30% , 从近期生产数据可以做 出泵效和沉没度关系图, 可 以 发 现 当 沉 没 度 大 于 400m 后泵效随沉没度的增加幅度很小。
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