抽油机井综合诊断与优化研究邹洪超

抽油机井综合诊断与优化研究邹洪超

邹洪超

辽河油田特种油开发公司

摘要：油井故障是有杆泵采油方式中影响油田产量的重要因素，及时处理油井故障能够有效提高油井生产效率。目前判断油井故障的方法有在线监测生产数据变化和后期调取示功图判别两种方法，前者不能全面的监测油井故障，后者不能及时判别油井故障。

关键词：抽油机井；综合诊断；优化

1引言

随着时代的进步和科技的创新，石油在整个社会工业化发展的过程中，扮演着越来越重要的角色。由于石油是不可再生资源，所以石油逐渐成为能够影响到一个国家安全和发展的重要战略资源。随着我国经济持续稳定发展，人民生活水平不断提高，我国石油消费量亦在不断增长，现已成为仅次于美国的第二大石油消费国，中国石油市场的需求量增长速度在世界范围内也名列前茅。自2000年以来，我国石油消费量一直在不断增长，从2000年的2.33×108t增至2014年的5.20×108t，增长了2.2倍。我国石油对外依存度在2009年首次超过国际警戒线，已达到52%，2014年我国石油对外依存度已升至59.5%，据预测，到2015年底我国石油对外依存度将超过60%。近年来，我国对石油资源的需求量正在逐渐增加，仅靠我国国内石油产量已不能满足我国石油需求量的增长速度，石油供需缺口逐渐增大，对外依存度急剧攀升。

有鉴于此，对油井进行实时故障诊断、优化分析并及时制定故障处理方案，是现阶段提高我国石油产量的有效途径之一。随着人工智能技术的不断发展，神经网络在故障诊断领域中的应用也越来越广泛。神经网络进行故障诊断的正确率与该网络中学习和训练的样本数量成正比，由于油井故障示功图的数量相对较少，所以神经网络中可学习的样本数量无法有效提高，导致示功图神经网络诊断系统的识别率也难以得到有效的提高。怎样得到具有特定油田特点的油井故障示功图样本，也逐渐变成了困扰国内外研究者的一个难题。在经过深入的研究后，本文提出了模拟油井故障示功图的方法来解决这个问题。

2抽油机井故障诊断分析

2.1故障示功图模拟方法研究

故障示功图模拟方法主要是在示功图Freeman链码表示方式的基础上进行深入研究设计。该方法的前期工作主要是通过已有故障示功图数据，提取出不同故障所对应的故障基因链码以及故障基因链码位置信息；然后需要油井实测正常示功图数据进行Freeman链码表示；第三步选择需要模拟的故障示功图并设置故障程度；最后将对应的故障基因链码植入到正常实测示功图链码中，形成油井故障示功图。

2.2故障示功图模拟具体实现

世界上不存在两个完全相同的事物，在油田实际生产中，每口井的生产参数也都不尽相同，油井示功图也是千变万化，不存在完全相同的示功图数据。油田进行示功图工况判断主要是根据示功图发生变化的位置和变化的形状来区分的，不同的故障表现在示功图上都有一定的规律可循，所以本文在研究示功图故障模拟时，可以通过总结故障特征位置、提取故障基因链码以及植入故障基因链码的步骤来完成。

不同的油井故障工况，示功图的形状不同，示功图异变的位置也不相同，所以在进行示功图故障特征位置总结和故障基因链码提取的时候，需要对各类常见故障进行分类讨论。在进行故障工况示功图模拟的时候，首先需要得到油井的正常示功图数据，然后在根据不同故障类型所对应的故障特征链码和特征位置进行计算，最终模拟出该油井故障工况下的示功图。本文模拟示功图的方法可以针对面积变化不大的情况，杆断、抽喷以及泵卡死等情况不在讨论范围之内。

3抽油机井综合诊断与优化

（1）碰泵长度（上、下碰泵故障）

上碰泵主要发生在上冲程结束时，其直观表现为在活塞上行程线结束时，会有载荷突然增加。其主要原因大都与光杆和驴头相碰或与井口悬挂器相碰以及泵内卡阻，上碰泵主要发生在井口以下部分。针对上碰泵的工况，需要分清是泵内卡阻问题还是光杆问题。其主要处理方法有：正常井突然碰挂，首先光杆下放，调整防冲距；再进行检泵，查看泵阀是否正常。

（2）活塞脱筒位置

活塞上行脱出工作筒的情况主要是由于完井数据防冲距过大，或者泵筒长度不能满足地面冲程要求。

（3）沙卡、泵卡死

活塞受沙卡阻，是由于细沙进入泵筒内部，产生瞬间摩阻增大，并随抽油杆上行而减小产生锯齿状曲线，针对沙卡的情况，如果程度不严重，需要进行反复洗泵，对于多沙井需要采取井内防砂，深井泵则需要选用较大间隙的泵筒。泵卡死主要法正在修井后或者因为出沙严重、不明物硬卡造成，主要是泵活塞硬卡。浅井出现该故障时，容易造成电动机烧坏、皮带打滑或者抽油杆断脱。出现该故障需要及时进行检泵修井作业，排查故障原因，恢复生产。

（4）连抽带喷

连抽带喷的实际产量大于理论产量，一般是由于油井供液充足或者注水效果已经出现，其次是由于抽油参数较小或者不合理造成井下能量积压后压力上升。在保证含水能够稳定的前提下，可及时放大采油压差生产，最大限度发挥井筒产能作用。

（5）气体影响

油田中受气体影响的油井正在逐渐增加，多发生在供液不充足、气油比较大、原油相对密度小的井上。对于含气量较高的油井，需要保持较高的沉没度才能够解决问题，对于经常发生气锁的井，除了可以进行加深泵挂、加大冲程、减小防冲距、放低套管气压力、使用有效的气锚和防气泵外，还可以选用大一级的泵来解决问题。

（6）供液不足

供液不足主要是泵筒内液体不能充满，使游动阀不能及时打开，其主要原因是油层产能低，下泵深度不合理或者抽油泵泵径过大。遇到油井出现供液不足的情况，需要加强注水，协调好注采关系，加深泵挂，保证合理沉没度，或者进行压裂改造油层。

（7）阀漏失

阀漏失的原因大多数是球阀和阀座密封不严造成，可以对油井进行洗井操作，也可以进行换泵。

结束语：

综上所述，由于我国各大油田的油井工况不同，抽油设备类型不能满足各类复杂工况，所以国内石油开采现场，油井以及采油装备发生故障的概率很高，导致了我国各大油田生产效率较低。现阶段，采油现场还不能在第一时间发现故障油井，无法及时进行相应的诊断分析，因此造成了油田资源浪费，从而影响油田生产效率及产量。

参考文献：

[1]王晓磊，乔跟才，许飞.中国油气资源简析[J].西部探矿工程，2010（02）：59-62.

[2]戈冬梅，姜磊.基于能源安全考量中国经济发展与石油依赖[J].能源研究与利用，2010（03）：5-9.