合理泵效及沉没度调整方案样本.doc

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机采井合理沉没度及泵效调整方案
( 技术中心机采室)
沉没度和泵效是机采井管理过程中的重要指标, 沉没度低, 油管的径向摆动就会相对剧烈, 容易引起杆管偏磨、 断脱; 沉没度过高, 流压增大, 会抑制相对薄差低渗透率油层出液, 造成层间矛盾突出。本文经过制定机采井合理沉没度及泵效的调整方案, 最大限度地提高系统效率, 使油井在最佳的经济状态下生产。该方案的研究可最终确定油井沉没度及泵效的合理范围, 为油田日常管理提供重要的技术依据。
一、 当前现状及存在问题
当前海拉尔油田抽油机井开井786口, 液面测出率55.1%, 平均沉没度为115.39m。由于下泵深度大, 动液面低, 部分深井无法测试出动液面, 其中, 沉没度在100m以内的油井329口, 占全部测出液面井数量的75.46%。海拉尔油田的平均泵效为16.23%, 其中, 泵效低于平均泵效的油井共有479口, 占抽油井井数的61.36%。
沉没度过低导致泵的充满系数下降, 下行时不能及时卸载, 使活塞以一定的速度接触抽油泵筒内液面, 并会发生瞬间撞击, 导致活塞下行受阻, 抽油杆在惯性的作用下, 与活塞运动产生不同步, 导致抽油杆产生弯曲并与油管壁发生摩擦, , 杆管偏磨及管漏导致的作业井次为60口, 占全部作业井次的30.97%。
二、 井底合理流动压力分析
井底流动压力大于原油饱和压力的条件下, 随着井底流动压力的降低, 油井的产油量呈正比例增加, 当井底流动压力小于饱和压力, 由于井底附近油层中的原油脱气, 使油相渗透率降低, 随着流动压力的降低, 产量增长速度将会减慢, 矿场试井资料表明: 当流动压力降低到一定的界限以后, 再降低流动压力, 油井的产量不但不会增加, 而且还会减少, 这一流压值能够作为采油井合理液动压力的下限值, 当井底低于最低允许流动压力以后, 由于原油脱气严重, 将会影响油井生产能力的正常发挥。图1为标准的三相流IPR曲线。
三、 井底沉没度及泵效计算
1、 合理沉没度计算
由多层油藏的井底流压动态IPR曲线能够看出, 当井底的流压降低到某一数值时, 曲线的斜率出现拐点值。因此, 油井实际生产时存在最低的合理流压界限。应用Volgel方程和油、 气、 水三相流动IPR曲线, Pwf的值可由下式计算确定:
( 1)
式中 Pwf(oil)——油IPR曲线上的流压;
Pwf(water)——水IPR曲线上的流压;
用组合IPR曲线计算:
( 2)
用恒定生产参数指数公式计算Pwf( water) 时, 有: ( 3)
于是能够推出:
( 4)
其中, J1为采油指数。
( 5)
( 6)
由以上各式整理后可得到油井最低允许流动压力值为:
( 7)
其中,
井底流压:

油井沉没压力: ( 8)
式中 ——油井最低允许流动压力, MPa;
——饱和压力, MPa;
——地层压力, MPa;
——套管压力, MPa;
——泵吸入口到油层中部压力, MPa;
a——原油溶解系数, m3/( m3.MPa) ;
fw——油井含水率;
Bo——原油体积系数;
T——油层温度, K。
2、 油井泵效计算
油井泵效主要受游离气、 溶解气、 冲程损失、 余隙损失、 各种漏失等因素的影响, 假设四个影响因数的系数分别为η1、 η2、 η3、 η4、 η5。
油井的泵效: ( 9)
式中 η——理论泵效;
η1——游离气影响时的泵效;
η2——余隙中气体膨胀减少活塞有效行程时的泵效;
η3——油管及抽油杆弹性伸缩产生冲程损失的泵效;
η4——溶解气影响时的泵效;
η5——泵筒、 凡尔漏失影响的泵效。
上述各影响因素都是沉没度的函数, 当沉没压力一定时, 可分别计算:
( 10)

( 11)

静载荷下的冲程损失
( 12)
惯性载荷下的冲程损失
( 13)
在静载荷和惯性载荷的作用下, 活塞的冲程损失为:
( 14)
( 15)
( 16)
漏失影响的排量系数包括两部分: 一部分是经过泵筒和柱塞的间隙漏失影响的排量系数; 另一部分是经过凡尔漏失影响的排量系数。
( 17)
可取平均值或更低一点。

式中 R——原始油气比, m3/t;
Rg——吸入口压力下的溶解气油比, m3/t;
Bg——沉没压力下的气体体积系数;
S——光杆冲程, m;
S1——余隙( 防冲距) 长度, m;
L——下泵深度, m;
ρ——液体密度, kg/m3;
λ——冲程损失, m;
Ap、 At——活塞及油管金属截面积, m2;
L——抽油杆总长度, m;
ρl——液体密度, kg/m3;
E——钢的弹性模量, 取2.06×1011Pa;
Hfl——动液面深度, m;
Li——第i级抽油杆的长度, m;
Ari——第i级抽油杆的截面积, m2。
B0——沉没压力下的原油体积系数, 小数;
K——柱塞在泵筒中偏心度影响的系数;
D——泵柱塞的直径, cm;
γ——液体的运动粘度, cm2/s;
Q理——抽油泵的理论排量, m3/d;
h动——油井动液面深度, m;
四、 各区块合理沉没度及泵效标准
为优化生产参数, 在保证油井产液量不降的前提下, 最大限度的发挥油井的潜力, 综合考虑各区块原油原油物性、 饱和压力、 井温梯度及地层压力等因素对油井流压的影响, 初步确定了各区块合理沉没度和泵效的标准。具体标准如下表所示。

表 各区块的平均合理沉没度
作业区
区块
产液
( t/d)
含水
( %)
泵挂
深度
( m)
饱和
压力
( Pa)
地层
压力
( Pa)
合理
流压
( MPa)
沉没度
( m)
合理
泵效
( %)
苏131
苏102
0.77
30
1344
3.50
4.70
2.01
149
21
苏131
1.27
53
1399
3.54
7.70
2.56
203
32
苏301
1.92
55
1874
5.77
3.67
1.56
91
30
乌东
乌108-112
0.50
60
2094
—
—

—
—
乌108-96
0.80
60
2262
—
—

—
—
乌134-85
0.60
50
2370
4.68
4.89
2.01
143
23
乌27
1.40
70
2034
3.84
8.88
2.10
145
29
乌33
2.06
33
2278
3.84
5.24
2.27
178
36
贝16
苏德尔特
4.54
55
1540
4.63
6.38
2.25

167
36

贝28
贝14X
2.03
20
1642
3.50
3.90
1.78
127
21
贝14B
1.81
60
1822
6.36
6.66
2.28
167
30
贝28X
0.40
20
1700
3.50
3.39
1.57
102
19
贝28B
0.60
60
1816
6.77
4.44
1.82
120
20
贝38B
0.44
50
2499
6.35
2.53
1.16
60
17
贝12
3.40
50
1818
5.68
7.60
2.94
246
33
贝中
希13
1.70
81
2450
5.30
7.21
2.00
133
32
希2-1
0.88
85
2432
5.30
7.41
1.85
117
24
希49-61
1.90
45
2526
5.30
4.67
2.02
147
30
希55-51
2.80
53
2429
5.30
5.25
2.17
156
35
贝301
贝301
11.01
61
1121
3.69
7.60
2.37

179
44
五、 下步工作
1、 最小合理流压及泵效计算公式修正
( 1) 现场测试井的选择
a、 区块选择
海拉尔油田全部区块
b、 选井要求
Ø 各区块选取1口产液量2~5t/d、 静压等物性资料齐全、 可测得液面并具有本区块代表性的油井。
Ø 测试井要求产液量稳定、 泵况正常。
( 2) 步骤
核实油井物性资料, 应用公式计算测试井的最小合理沉没度及泵效。
根据理论计算值与实际测试值的差别, 作业区组织相关人员进行参数调整。
核实参数调整后油井的套压、 含水、 液面及产量变化情况。
经过调参使测试液面上下波动50m, 以产量最大时的沉没度为合理沉没度。
所需设备
套压表、 低压测试仪。
分工
机采室负责制定油井的参数调整方案, 作业区负责具体参数调整及相关资料的录取。
( 5) 合理沉没度及泵效公式修正
根据实际最大产液量及沉没度的关系, 对合理沉没度公式进行修正。
2、 制定各区块的合理沉没度标准
根据修正后的公式明确各区块油井的合理沉没度及泵效的范围, 确定下步沉没度调整方案。

技术中心机采室
6月10日