1 抽油机井在合理沉没度下生产的必要性
1.1 沉没度过低的影响
(1)油井长期在低沉没度状态下工作,当流动压力低于某一值时,流饱压差过大使油层产生脱气现象,在油层附近形成脱气圈,引发原油粘度上升,采液指数降低,最终导致原油最终采收率降低;(2)原油脱气后粘度增大及脱气产生的温降作用还容易造成结蜡,结蜡点上部杆柱在蜡的阻力作用下发生弯曲,加速杆管偏磨;(3)沉没度过低造成抽油泵长期在供液不足的状况下抽汲生产,极易发生液击现象,液击使交变载荷增大,从而导致杆管断脱概率增加;(4)沉没度太低,生产压差过大,当抽油泵来回抽汲时,液体产生涡流而使从地层出来的砂砾悬浮在井液中,容易抽到泵筒里造成卡泵;(5)沉没度越低,井筒内油套环形空间内的液体就少,液体压力对油管产生的径向束缚力也就越小,油管径向摆动因此就会加剧,容易引发起抽油机井的杆管断脱。
1.2 沉没度过高的影响
沉没度越高油井产生的流压就越大,当高于一定界限后就会导致层间矛盾突出,尤其是油层构造内部的薄差油层由于连通性差、渗透率低,出液能力大幅下降,油井的产量不再增加,系统效率大幅度降低。综上所述对于抽油机井而言,沉没度过低或过高都会对油井开发效果及抽油设备产生较大的影响,因此控制抽油机井在合理沉没度下生产十分必要,而在日常管理中及时作出参数调整则是保证油井处于合理沉没度的重要措施。经长期地实践研究,总结出油田水驱抽油机井的合理沉没度范围是 250m~300m,聚驱抽油机井的合理沉没度范围是275m~395m。
2 冲程、冲次对抽油机井载荷的影响分析
抽油机井在不同抽汲参数下工作时,其悬点所承受的载荷也不一样,其中悬点最大载荷、最小载荷理论计算公式分别为:
式中:pmax、pmin —悬点最大和最小载荷;wr '、wr —上、下冲程中作用在悬点上的抽油杆杆柱载荷;W l'—作用在活塞上的液柱载荷;q r—每米抽油杆的杆柱的质量,kg/m; L —抽油杆的长度,m;f r—抽油杆截面积,m2;pl —抽汲液体的密度,kg/m3;f p—活塞截面积,cm2;s —冲程,m;
n —冲次;r —曲柄半径,m;l —连杆长度,m。
从上述两个公式可以看出,增大抽汲参数使抽油机悬点最大载荷增加,最小载荷降低,但是增加抽油机井的冲次,其载荷变化是以平方的形式增加和降低,因此增大冲次对杆管造成的损伤越大。随着冲次的增加,上冲程时悬点载荷增大,增加了抽油杆伸长量,使抽油杆疲劳程度加大,下冲程时悬点载荷降低,下行阻力增大,使抽油杆收缩量增加,抽油杆弯曲程度增加,容易发生杆管偏磨。冲次越大、抽油杆柱循环应力次数越多,抽油杆就越容易发生疲劳损坏。当抽油杆最大应力值超过其允许应力值时,抽油杆开始形成裂纹,裂纹在反复交变应力作用下发生扩展延伸,最终导致抽油杆断脱[1]。
3 抽油机井参数调整方法研究
3.1 常规井抽油机井参数调整方法
通过冲程、冲次对抽油机井载荷的影响分析,我们可以看出合理调整冲程,是抽油机井调整参数的最佳选择,同时经过理论推算给出了冲程调整幅度公式。在根据流压与沉没度的转换关系:
其中
式中:hs—沉没度,m;Pwf —流压,MPa;pc—套压,MPa;H —油层中部深度,m;
L —泵挂深度,m;y0—原油密度,kg/m3;y1—井内液气混和密度,kg/m3。采用抛物线法计算出合理沉没度下的产量,再通过泵的排量公式计算出抽油机井的参数。
3.2 连抽带喷井的参数调整方法探讨
对于具有自喷能力的抽油机井,即连抽带喷井,一般液面都很高,因而抽油效率、系统效率及设备负载率都很低,分析柱塞受力状况:柱塞上行时,游动阀受力(见图 1)为来自上方的液柱压力、下方的吸入压力以及与柱塞运动方向相反的液压柱惯性力,设△p 为游动阀的上下压差,则有:
该种调参方法在改善开发效果方面,尤其适用于油田目前的水驱抽油机井,其原因如下:一是油田经过多年的注水开发,油层经过多年的冲涮,具有连通性好、渗透率高的特点,连抽带喷潜力较大 二是油田水驱抽油机井含水率普遍偏高,液柱中天然气含量较少,因而液柱的刚性就越大,作用在游动阀上的惯性力就越敏感,适合采用连抽带喷抽油法。 调参选井可应用△p- M 值图选择在强喷区域内的井,其计算方法可参照文献。
A井为例对该井进行调参时,冲次由 3min-1上调至 6min-1。调参后该井仍保持较高泵效,增液幅度达到75.4%,增油幅度却达 181.8%,增油幅度远高于增液幅度,说明提高冲次有了诱喷作用,低渗层在快冲次产生的负压作用下得到了较好的动用。
3.3 下调参方法
通过对低沉没度影响分析可知:当沉没度过低时,油井参数应及时回调,使油井始终处于最佳工作状态,但由于冲次对载荷的影响远大于冲程,因此,在下调参数时应以调冲次为主,使油井处于长冲程、低冲次状态,公式⑹适用于参数下调幅度的计算。
4 结论与认识
(1)明确了抽油机井在合理沉没度下生产的必要性,而在日常管理中及时作出参数调整则是确保油井处于合理沉没度的重要措施;(2)通过分析冲程、冲次对抽油机设备的影响给出了抽油机井增参、降参的方法和参数调整界限;(3)通过理论公式同时结合油田抽油机井泵效拟合关系图,总结出适合抽油机井调参幅度的经验公式,提高了今后抽油机井调参工作精度; (4)对于具有自喷能力的油井,通过大幅度上调冲次可加强诱喷作用,从而提高开发效果。
参考文献
[1] 葛军文,郑国兴等.采油井地面参数调整技术研究与应用[J]. 采油工程, 2018(10).