王小強
(西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院,陜西 西安 710065)
油井的實際產(chǎn)液量,也稱地面實際產(chǎn)液量,是井口所產(chǎn)原油經(jīng)過脫氣處理后的產(chǎn)量,記作 Q,其算法為
其中:Qth為油井的理論產(chǎn)液量,m3/d;ηp為排量系數(shù),也稱泵效;S為懸點沖 程,m;N為沖次,min-1;D為泵徑,m。
油井的產(chǎn)液量變化很大一部分取決于泵效的影響,在實際的生產(chǎn)中,可以根據(jù)采集到的地面功圖分析對應(yīng)油井的泵況信息,最終歸結(jié)為影響泵效的因素:沖程損失、充滿程度、漏失程度??傻玫奖眯У谋磉_(dá)式ηp=ηsηcηl。 其中 ηs是柱塞沖程系數(shù),是柱塞沖程 Sp與光桿沖程 Sr之比,即ηs=Sp/Sr,反映沖程損失的程度。柱塞沖程小于光桿沖程是造成泵效小于1的重要因素,抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮愈大,則泵效就越低。一般情況下,會導(dǎo)致抽油泵理論產(chǎn)液量損失10%左右。ηc是泵筒充滿系數(shù),是柱塞的有效沖程Spe與柱塞的沖程Sp之比,即ηc=Spe/Sp,反映泵筒內(nèi)的充滿程度,即充滿度,可以從測取的功圖中計算出。ηl是泵的漏失系數(shù),反映抽油泵的漏失程度,即 ηl=(Vp-ΔVp)/Vp,其中 Vp為井下排液體積,ΔVp為漏失的體積,這兩個參數(shù)都是根據(jù)一個抽汲周期內(nèi)的Spe計算得到的。目前國內(nèi)普遍認(rèn)為由于抽油泵為間隙滑動密封,3%~5%的漏失將會起到很好的潤滑作用,能夠延長抽油泵工作壽命。這些系數(shù)會直接對油井泵效產(chǎn)生影響,進(jìn)而會影響到產(chǎn)液量的結(jié)果。
原油高壓物性參數(shù)是確定油田開采方式、計算油田儲量、選擇油井工作制度的基礎(chǔ)。常用的物性參數(shù)主要包括溶解汽油比、飽和壓力、壓縮系數(shù)、體積系數(shù)和粘度。與油井產(chǎn)量相關(guān)物性參數(shù)關(guān)聯(lián)公式如下:
式中:ρm——液體密度;B——體積系數(shù);D——泵徑;S——有效沖程;n——抽油機的沖次。
由于地下原油到達(dá)地面后,因壓力、溫度降低,溶解氣從原油中脫離出來,原油密度變大,體積變小,粘度變大。所以井口產(chǎn)液量并不等于抽油泵的井下排液量,在井口產(chǎn)液量的轉(zhuǎn)算過程中,原油體積系數(shù)和密度等物性參數(shù)有很大的影響。
其中,地面油密度比較容易獲取,選取某油井,分析得出地面油密度與地下油密度建立一定的線性關(guān)系,同樣體積系數(shù)也可建立類似的聯(lián)系,可在不同的油區(qū)建立類似的參數(shù)求取模式。地下油密度和體積系數(shù)的求取對功圖量液的精確度提高有重要的影響。針對某一特定油井,高壓物性參數(shù)之間具有一定的相關(guān)性,在計算其它油井時可以利用這一相關(guān)性的方法進(jìn)行物性參數(shù)的預(yù)測,從而為油井產(chǎn)量的計算提供相關(guān)的系數(shù)。
動液面參數(shù)直接反映地層的供液情況及井下的供排關(guān)系,動液面較低,則容易出現(xiàn)供液不足,嚴(yán)重出現(xiàn)空抽現(xiàn)象。油井供液能力不足,使油井產(chǎn)量下降,功率利用率降低。動液面的變化會直接影響到沉沒度的變化。沉沒度過小,自由氣可能脫離而吸入泵中,影響抽油泵的排量系數(shù),從而影響泵效,直接影響到油井的產(chǎn)液量;沉沒度過大,自由氣對泵工作的影響減小,但使抽油桿增長,系統(tǒng)總的舉升負(fù)荷增大,同時抽油桿和油管的變形加劇,這又會使抽油泵的排量系數(shù)降低,影響泵效。因此,動液面會直接影響抽油泵的泵效,關(guān)聯(lián)油井的產(chǎn)量。
充滿度是指泵在工作過程中被液體充滿的程度。泵的充滿度較高時,供液能力比較充足,泵的排液量較大。油井的供液能力不足時,使油井產(chǎn)量下降,功率利用率低。更嚴(yán)重的是,當(dāng)柱塞下行與液面接觸時,發(fā)生“液擊”現(xiàn)象,此時抽油桿柱承受向上的沖擊力,如此往復(fù),容易使抽油桿柱下部發(fā)生斷脫,因此應(yīng)及時調(diào)整抽油井工作制度,包括調(diào)整抽汲參數(shù)及間歇抽油,所以充滿度是影響油井產(chǎn)液量的一個重要因素。
阻尼系數(shù)直接影響到有桿抽油井動力方程的計算,抽油桿在運動的過程中會產(chǎn)生摩擦和震動,導(dǎo)致一部分機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能或以波的形式輻射出去。阻尼系數(shù)代表了抽油桿運動受阻尼影響的大小 ,在功圖量油算法中,根據(jù)阻尼系數(shù)來排除阻尼影響,以還原真實的井下情況。在國內(nèi)某油田運用功圖量油技術(shù)計算油井產(chǎn)液量時,調(diào)整阻尼系數(shù)對泵功圖影響的變化,從而直接影響到求解油井產(chǎn)液量的變化。
在逐漸調(diào)整阻尼系數(shù)時,現(xiàn)場該油井泵功圖顯示有效沖程逐漸減小,經(jīng)現(xiàn)場驗證,運用功圖量油技術(shù)計算的產(chǎn)液量與實際產(chǎn)液量的誤差減小。在抽油井生產(chǎn)過程中,阻尼系數(shù)也不是一成不變的,它會隨著油井含水的增加,產(chǎn)出液體的阻尼系數(shù)也會發(fā)生變化。對于具體油井,可通過試算的方法來確定。
功圖量液的產(chǎn)量計算結(jié)果會受諸多因素的影響,受到基本的油井?dāng)?shù)據(jù),現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的影響,各個區(qū)域的油井物性參數(shù)不同,會對計量結(jié)果精度產(chǎn)生影響;動液面反映油井的供液能力;充滿度的大小為調(diào)整油井的工作參數(shù)提供依據(jù);確定合理的阻尼系數(shù),使計算的油井產(chǎn)液量與實際產(chǎn)液量誤差減小。
[1]高銀中,雷小強,楊江天.基于泵示功圖的抽油機井井口產(chǎn)量計算[J].石油礦場機械《2008,37(5):88-92.
[2]楊瑞,王永全,辛宏.功圖法油井計量系統(tǒng)基于現(xiàn)場應(yīng)用的誤差分析[J].工業(yè)控制計算機,2009,22(5):35-38.
[3]楊永剛,王寶明,吳文瑞,楊孝剛.提高功圖量油系統(tǒng)精度研究與應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2012,31(10):62-65.