高艷華 王舒 史慧 于艷暉

（1.大慶油田國際勘探開發(fā)公司；2.大慶油田勘探開發(fā)研究院；3.大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

2015、2016 年喇嘛甸油田的抽油機(jī)檢泵井中桿斷的周期最短，平均為492 天，共374 井次，占總檢泵井的18.1%。分析可知，桿斷主要是由結(jié)蠟造成交變載荷升高導(dǎo)致的[1]。喇嘛甸油田洗井周期是根據(jù)電流得到的，統(tǒng)計(jì)桿斷井發(fā)現(xiàn)，桿斷前電流比正常值高6.1%，還沒有達(dá)到電流上升10%，按照標(biāo)準(zhǔn)還沒有達(dá)到洗井時(shí)機(jī)，但交變載荷上升23.1%，如果參照交變載荷的變化判斷熱洗時(shí)機(jī)就有可能避免桿斷[2]。為準(zhǔn)確判斷熱洗時(shí)機(jī)，需要對(duì)抽油機(jī)井的熱洗時(shí)機(jī)進(jìn)行研究，通過交變載荷的變化判斷熱洗時(shí)機(jī)，提高熱洗時(shí)機(jī)的準(zhǔn)確性，延長(zhǎng)檢泵周期[3]。

1 結(jié)蠟對(duì)電流及載荷的影響規(guī)律

為明確結(jié)蠟對(duì)載荷的影響規(guī)律，首先要明確不結(jié)蠟情況下載荷的計(jì)算方法。

1.1 上沖程最大載荷

抽油桿上沖程所受最大載荷由抽油桿在空氣中的重量[4]、作用在活塞上的液柱重量、上沖程井口回壓產(chǎn)生的載荷和上沖程泵入口壓力產(chǎn)生的載荷決定[5]。

式中：Pmax為上沖程最大載荷，kN；Wr為抽油桿在空氣中的重量，N；Wll為作用在活塞上的液柱重量，N；Pbu為上沖程井口回壓產(chǎn)生的載荷，N；PI為上沖程泵入口壓力產(chǎn)生的載荷，N；S為沖程，m；n為沖速，min-1。

1.2 下沖程最小載荷

抽油桿下沖程所受最小載荷為抽油桿在空氣中的重量與下沖程桿柱最大慣性載荷、下沖程井口回壓產(chǎn)生的載荷的差值[6]。

式中：Pmin為下沖程最小載荷，kN；Ird為下沖程桿柱最大慣性載荷，N；Pdb為下沖程井口回壓產(chǎn)生的載荷，N。

1.3 交變載荷

抽油桿所受交變載荷為上沖程最大載荷與下沖程最小載荷的差值。

式中：P為交變載荷，kN。

通過上面公式可知，影響交變載荷最大的因素為抽油桿在空氣中的重量和作用在活塞上的液柱重量，抽油桿在空氣中的重量受抽油桿的尺寸決定[7]，作用在活塞上的液柱重量與泵的尺寸和泵的充滿程度即泵效成正比[8]，因此計(jì)算了沖程4 m、沖速6min-1、沉沒度350 m 時(shí)，不同桿柱尺寸、泵徑和泵效的25 組最大載荷、最小載荷及交變載荷數(shù)據(jù)（表1）。

表1 不同影響因素交變載荷計(jì)算數(shù)據(jù)

1.4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)洗井后載荷的變化規(guī)律

對(duì)53 口桿斷周期少于200天的桿斷井進(jìn)行跟蹤測(cè)試，洗井后，每周測(cè)試功圖、液面1 次，洗井后上載荷及交變載荷逐漸增大。

如5-1612 井，泵徑70 mm，產(chǎn)液61 t/d，泵效62.2%，桿徑22 mm，計(jì)算交變載荷30.36 kN，洗井后初期交變載荷32.82 kN，與計(jì)算值相當(dāng)，但隨著結(jié)蠟程度的增加，交變載荷值逐漸增大（圖1）。

根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)可得到以下認(rèn)識(shí)：一是洗井初期的交變載荷值與計(jì)算值基本相符，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相比誤差全部小于15%，小于10%的占90.8%；二是隨著結(jié)蠟程度的增加，交變載荷增大，但與時(shí)間不成正比，洗井2 個(gè)月后，交變載荷增大的比例沒有明顯規(guī)律，因此判斷熱洗時(shí)機(jī)時(shí)還應(yīng)根據(jù)載荷的變化進(jìn)行判斷。

圖1 5-1612井交變載荷及電流變化

2 抽油機(jī)井合理熱洗時(shí)機(jī)研究

2.1 交變載荷的合理變化范圍研究

對(duì)374 井次桿斷井的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸查詢，選取桿斷前15 天內(nèi)具有載荷數(shù)據(jù)且液面與正常值相當(dāng)?shù)?31 井次進(jìn)行分類分析[9]，匯總了桿斷井交變載荷變化范圍統(tǒng)計(jì)，見表2。分析表2可知：

1）桿斷井交變載荷升高主要集中在15%～50%，其中20%～30%比例最高，占35.9%。

2）桿斷前交變載荷升高比例與桿徑成反比，即相同條件下，桿徑越大，可承受的交變載荷升高值越大。

3）桿斷前交變載荷升高比例與最大載荷和產(chǎn)液成反比，即相同條件下，產(chǎn)液及最大載荷越大，越容易發(fā)生桿斷。

表2 桿斷井交變載荷變化范圍統(tǒng)計(jì)

2.2 熱洗時(shí)機(jī)模板的制定

根據(jù)桿斷井交變載荷的變化范圍，按照產(chǎn)液、桿徑的分級(jí)，初步制定了熱洗時(shí)機(jī)模板[10]（表3）。如桿徑為25 mm 時(shí)，產(chǎn)液在60～80 t/d，當(dāng)交變載荷升高至27%時(shí)，即應(yīng)該進(jìn)行洗井。

2.3 應(yīng)用模板洗井效果分析

對(duì)桿斷周期少于200 天的53 口井應(yīng)用初步制定的模板重新制定熱洗時(shí)機(jī)，進(jìn)行優(yōu)化洗井，平均熱洗周期由82 天縮短為48 天，截止目前共進(jìn)行熱洗189井次。優(yōu)化熱洗周期洗井統(tǒng)計(jì)見表4。

表3 熱洗時(shí)機(jī)模板

表4 優(yōu)化熱洗周期洗井統(tǒng)計(jì)

例如8-PS2903 井為φ70 mm 抽油泵，原洗井周期120 天，產(chǎn)液103 t/d，抽油桿直徑25 mm，當(dāng)交變載荷升高25%時(shí)即應(yīng)該洗井。洗井8 周后，交變載荷達(dá)到33.89 kN，上升25.9%，達(dá)到了洗井標(biāo)準(zhǔn)，因此將熱洗周期定為55 天。通過及時(shí)洗井交變載荷下降9.1 kN，達(dá)到了降低交變載荷的目的，應(yīng)用交變載荷法洗井后，該井免修期316 天，與檢泵周期相比延長(zhǎng)181 天。L8-PS2903 井電流與交變載荷曲線見圖2。

圖2 L8-PS2903井電流與交變載荷曲線

應(yīng)用載荷法洗井后53口井免修期289天，與上次檢泵周期相比延長(zhǎng)169 天，雖然增加熱洗115 井次，費(fèi)用增加6.7 萬元，但可減少檢泵井83 井次，節(jié)約檢泵費(fèi)用約730萬元。

3 結(jié)論

1）載荷法洗井與電流法相比更加準(zhǔn)確，對(duì)結(jié)蠟的反應(yīng)更加敏感。

2）影響交變載荷最大的因素為桿柱尺寸和產(chǎn)液水平；相同條件下，桿徑越大，可承受的交變載荷升高值越大；產(chǎn)量越高，越容易發(fā)生桿斷。

3）應(yīng)用載荷法洗井53 口，熱洗周期縮短34天，免修期289 天，與上次檢泵周期相比延長(zhǎng)169天。應(yīng)用載荷法洗井能夠達(dá)到降低交變載荷延長(zhǎng)檢泵周期的目的。

4）由于電流法具有測(cè)試方便、數(shù)據(jù)連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)，因此在判斷洗井時(shí)機(jī)時(shí)應(yīng)該采取電流法與交變載荷共同分析的方法。