王峰 江海新

【摘 要】抽油井泵效的高低直接影響到開發(fā)效果和能耗情況。影響抽油井泵效的因素較多，本文介紹了抽油泵的工作原理與特點(diǎn)，分析了影響深井泵泵效的各種開發(fā)因素，提出了提高抽油井泵效的幾點(diǎn)對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】抽油機(jī)井；沉沒度；泵效；對(duì)策探討

抽油泵屬于一種特殊形式的往復(fù)泵，動(dòng)力從地面經(jīng)抽油桿傳遞到井下，使抽油泵的柱塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將油井中石油沿油管舉升到地面上，完成人工舉升采油。隨著油田的不斷開發(fā)，井筒流體日益復(fù)雜，據(jù)統(tǒng)計(jì)抽油泵的平均泵效為57.8%，針對(duì)生產(chǎn)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(zhì)量問題。抽油機(jī)井沉沒度是指深井泵在動(dòng)液面以下的深度，也就是動(dòng)液面至深井泵的泵吸入口處的液柱高度。它是將油層流體輸送到泵筒內(nèi)的能量標(biāo)志，其高低對(duì)深井泵的工況產(chǎn)生直接的影響。如何確定抽油機(jī)井合理沉沒度，一直是現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員致力探索的問題。隨著油田進(jìn)入中高含水開發(fā)期，綜合含水逐年上升，油水混合液物性發(fā)生了變化，特別是生產(chǎn)中出現(xiàn)如偏磨井比例增加等新問題。因此，研究中高含水開發(fā)期抽油機(jī)井合理沉沒度更顯得極為重要。

1.抽油泵的工作原理與特點(diǎn)

1.1抽油泵工作原理

抽油泵主要是由泵筒、柱塞、進(jìn)油閥（吸入閥或固定閥）、出油閥（排出閥或游動(dòng)閥）組成。上沖程時(shí)，校塞下面的下泵腔。容積增大，壓力減小，進(jìn)油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進(jìn)入下腔，與此同時(shí)，出油閥在其上下壓差作用下關(guān)閉，柱塞上面的上泵腔內(nèi)的原油沿油管排到地面。同理，下沖程時(shí)，柱塞壓縮進(jìn)油閥和出油閥之間的原油。關(guān)閉進(jìn)油閥，打開出油閥，下泵腔原油進(jìn)入上系腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循環(huán)。如此周而復(fù)始，重復(fù)進(jìn)行循環(huán)。

1.2抽油泵工作特點(diǎn)

抽油泵的工作原理相通用的往復(fù)泵相同，但因?yàn)楣ぷ鳁l件不同，在其結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)等方面具有特殊性。（1）抽油泵的外徑受并眼尺寸的限制，只能是立式結(jié)構(gòu)。在沖次相同的條件下，要增加條的排量.就得增大沖程長(zhǎng)度，加長(zhǎng)泵的尺寸；（2）抽油泵在井下工作，有的需要裝在深處，柱塞上下壓差很大，要維持柱塞和泵筒間的密封性和耐磨性，提高泵效和延長(zhǎng)使用壽命，就需要耐壓泵筒和較長(zhǎng)的柱塞；（3）抽油泵工作環(huán)境惡劣。

2.影響抽油井泵效的因素

2.1充滿程度損失的影響

主要是液體黏度、溫度、重度和氣體影響。液體黏度：液體黏度低時(shí)，若抽油泵配合不當(dāng)則通過柱塞的漏失量增加，使泵效降低，反之黏度高，上沖程又使泵充不滿；液體溫度：抽汲液體溫度對(duì)泵效的影響是因?yàn)樗扔绊懸后w的黏度，若柱塞與泵筒材料的溫度系數(shù)不同，會(huì)影響泵的配合，同時(shí)溫度影響液體中溶解氣的逸出；液體重度：液體重度影響抽油機(jī)的負(fù)荷，因而影響柱塞的行程，抽汲液的含水量影響其黏度，液體的腐蝕性及所含研磨物（油層出砂）會(huì)使泵漏失增加；氣體影響：主要由于泵內(nèi)壓力低于飽和壓力，原油中溶解氣分離出來占據(jù)泵內(nèi)空間，降低泵充滿系數(shù)，同時(shí)氣體也干擾深井泵凡爾工作，使原油不能及時(shí)充滿泵筒，降低了排量。

2.2沖程損失的影響

由于在抽油機(jī)上下沖程過程中，油管和抽油桿受交變載荷產(chǎn)生彈性伸縮，使光桿沖程與柱塞沖程之間產(chǎn)生位移差，導(dǎo)致泵效下降。一般講下泵深度越大、泵徑越大、管桿變形越大，則沖程損失越大。另外在稠油中，由于各種摩擦力引起的管、桿變形增大，使沖程損失增大，導(dǎo)致泵效降低。

2.3漏失的影響

包括柱塞與泵襯套的間隙漏失、凡爾與凡爾座之間的漏失和油管漏失，這些都可使泵充滿系數(shù)下降，導(dǎo)致泵效降低。其中柱塞與泵襯套的間隙漏失量研究表明與泵徑、泵掛的平方成正比，與泵間隙的三次方成正比，與活塞兩端的液柱壓差成正比，與抽汲液的運(yùn)動(dòng)黏度和柱塞長(zhǎng)度成反比。

2.4氣體對(duì)泵效的影響

當(dāng)活塞在下死點(diǎn)位置時(shí)，在泵的排出凡爾與吸入凡爾之間有一定的距離，這個(gè)距離叫防沖距，兩凡爾間的泵筒容積叫余隙容積。當(dāng)泵入口處的壓力低于飽和壓力時(shí)，抽汲時(shí)總是氣、液兩相進(jìn)入泵內(nèi)，而氣體進(jìn)入泵內(nèi)占據(jù)一定的體積，必然減少進(jìn)入泵內(nèi)的液體量使泵效降低。進(jìn)氣嚴(yán)重時(shí)，甚至發(fā)生“氣鎖”，即在抽汲時(shí)由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹，使吸入和排出凡爾無法打開，出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象。

3.提高抽油井泵效的幾點(diǎn)對(duì)策

3.1地層方面

（1）對(duì)于注水開發(fā)的油田，加強(qiáng)注水，保持油層能量高，井中液面高，是保證油井高產(chǎn)量、高泵效生產(chǎn)的根本措施。井中液面高，沉沒壓力高，增大原油進(jìn)泵的動(dòng)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(shù)；（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(duì)泵的磨損，減輕漏失的影響。

3.2合理沉沒度、泵掛深度的確定

合理沉沒度的確定。目前區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入特高含水開發(fā)階段。為確定不同含水級(jí)別下的合理沉沒度，對(duì)油田正常生產(chǎn)的抽油機(jī)井，按照其含水級(jí)別將沉沒度和泵效的關(guān)系進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行了回歸分析，尋找三者內(nèi)在的規(guī)律性。一是在沉沒度相同的情況下，隨著油井含水率的上升，泵效呈逐漸增加趨勢(shì)；二是對(duì)于任何含水級(jí)別的油井，隨著沉沒度的增加泵效提高幅度趨于減?。蝗悄壳白钚〕翛]度應(yīng)為80-120m，對(duì)于含水率≥80%的油井，合理沉沒度應(yīng)在200～350m之間；含水<80%的油井，合理沉沒度應(yīng)在300～400m之間。

合理下泵深度的確定。注水開發(fā)油田按油田綜合含水率（fw）的變化劃分為低含水期（fw≤60%）、高含水期（60%80%）。不同含水開發(fā)階段以及不同含水級(jí)別的油井，深井泵的合理下泵深度應(yīng)該是不同的。不同含水階段的抽油機(jī)井，隨著下泵深度的增加，泵效呈逐漸增加，當(dāng)出現(xiàn)峰值后，如果進(jìn)一步加大泵掛，則泵效逐漸下降。

隨著抽油井含水率的上升，合理下泵深度逐漸降低。泵掛深度應(yīng)控制在1050m以內(nèi)。對(duì)于含水小于60%的油井，合理下泵深度應(yīng)在900～1100m之間；含水在60～80%的油井，合理下泵深度應(yīng)為750～1000m之間；含水高于80%的油井合理下泵深度應(yīng)在800～950m之間。對(duì)于含水率高于60%的油井，減小下泵深度，即可以實(shí)現(xiàn)提高泵效，又可以減少井下管、桿的用量，節(jié)約生產(chǎn)成本。

3.3選擇合理的工作方式

選擇抽汲參數(shù)組合的一般原則是：（1）對(duì)于粘度不太大的常規(guī)抽油機(jī)井應(yīng)選用大沖程、小沖數(shù)和較小泵徑，這樣既可減小氣體影響，又可減小懸點(diǎn)的交變載荷；（2）對(duì)于原油比較稠的井，一般選用大沖程、大泵經(jīng)、小沖數(shù)，減小原油經(jīng)過閥座孔的阻力和原油與桿柱與管柱之間的阻力；（3）對(duì)于連噴帶抽的井，采用大沖程、大沖數(shù)、大泵經(jīng)，快速抽汲可增大對(duì)井的誘噴能力。

3.4加強(qiáng)抽油機(jī)設(shè)備管理

（1）改善泵的結(jié)構(gòu)提高泵效。針對(duì)油井出砂、結(jié)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(huán)閥式防氣抽油泵，用在稠油井中的液壓反饋抽稠泵；（2）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；（3）加強(qiáng)檢泵作業(yè)質(zhì)量防止漏失。檢泵中下油管時(shí)按要求上緊絲扣，防止油管漏影響泵效。防止泵和泄油器等的連接部位漏失等。

4.幾點(diǎn)結(jié)論

（1）高含水開采期，下泵深度不易過大，特別是泵徑大于57mm的深井泵更應(yīng)減小下泵深度；

（2）合理沉沒度范圍應(yīng)因井而宜，含水大于85%的油井，合理沉沒度應(yīng)為200～350m之間，含水小于85%的油井，合理沉沒度應(yīng)為300～400m之間。

（3）為提高泵效，應(yīng)加強(qiáng)抽油機(jī)井日常生產(chǎn)管理，對(duì)于沉沒度低的井應(yīng)采取控套氣措施，盡量不要采取加深泵掛的措施。

（4）對(duì)于沉沒度偏高的井，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際采取換大泵或上提泵掛措施來提高泵效。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蒲海龍等.提高抽油機(jī)井生產(chǎn)效率的泵掛管柱研究. 《內(nèi)蒙古石油化工》.2008 第11期.