油井排液量与憋泵曲线规律分析

油井排液量与憋泵曲线规律分析

苏志强 舒军 李文娟

中国石油化工股份有限公司胜利油田纯梁采油厂

摘要：抽油机井占油田开发油井总数的95%以上，是油田开采的主要手段。抽油机通过光杆连接抽油杆柱带动抽油泵作上下往复运动，将地下油层中的原油排到地面，抽油机井在工作过程中受材料塑性伸缩变化和油层供液能力影响，上下冲程井口排液量变化较大。通过对排液量的分析，结合憋泵曲线压力变化规律，能够及时掌握设备的工作状况和油层供液能力，提出相应措施，提高抽油机井管理水平。

关键词：抽油机；抽油杆；抽油泵；憋泵；曲线

1 抽油井抽吸排液过程

抽油机通过光杆连接抽油杆柱带动抽油泵作上下往复运动，上行时，抽油泵游动阀靠阀球的自重和油管内液柱压力的作用而关闭，排出活塞上部泵筒内液体进入油管，活塞下部泵筒内的压力下降，固定阀在油套环形空间液柱压力的作用下被顶开，井内液体进入泵筒下部，充满活塞上行所让出的空间。下行时，固定阀靠阀球自重关闭，泵筒内液体压力增高，当泵筒内压力超过油管内液柱压力时，游动阀被泵内液体顶开，液体从泵筒下部经过活塞进入泵筒上部。在一个冲程过程中，深井泵完成一次进油与排油过程。这样活塞不断的上下运动，游动阀和固定阀交替关闭和打开，使油管内液面不断上升，最后到达地面。

2 上、下冲程井口排液量简析

2.1 冲程损失的影响

油层供液充足、深井泵工作良好的情况下，抽油机井在一个冲次内的排量，主要由抽油泵活塞的实际冲程和直径决定。上冲程时，抽油杆柱因承载活塞以上液柱重量和摩擦力等负荷产生弹性伸长，使活塞的实际冲程小于抽油机冲程。同时，油管柱负荷减小产生弹性收缩，缩短了油管的长度，容积减小，增加了井口的排量。上冲程时光杆退出井口，光杆在油管内所占体积减小，井口排量减少。上冲程井口实际排量如下：

下冲程时，光杆进入井口，占据油管内的同体积液体排出井口。泵筒内液体由活塞下部转入上部时，与活塞连接的抽油杆进入泵筒，占据泵筒内的同体积液体排出抽油泵，增加了井口的排量。抽油杆柱所承载的负荷转嫁给油管柱后产生弹性缩短。同时，油管柱产生弹性伸长，增加了油管的长度，容积增大，减少了井口的排量。下冲程井口实际排量如下：

式中： -上冲程井口排液量； -下冲程井口排液量； -活塞直径； -光杆直径； -与活塞连接的抽油杆直径； -光杆冲程； -抽油杆柱冲程损失； -油管柱冲程损失； -油管内径截面积。

2.2 充满程度的影响

抽油泵的充满程度降低主要原因是油层供液不足，上冲程后期套管气进入泵筒占据空间或油层压力低于饱和压力，溶解气以气泡的形态随液流进入泵筒占据空间两种现象影响，因此在抽吸过程中，提高充满程度是抽油井生产需要解决的主要问题之一。泵受充满程度影响后，上、下冲程井口的实际排量如下：

式中： -抽油泵的充满程度

3 井口排液量与憋泵压力变化的规律

3.1 上、下冲程均排液，憋泵曲线上升较快

抽油井上冲程井口排液量＝上冲程抽油泵的实际排量＋油管缩短减少的容积－光杆冲程长度的体积，抽油井下冲程井口排液量＝光杆冲程长度的体积＋抽油杆进入泵筒的体积－油管伸长增加的容积。井口上冲程和下冲程均排液，憋泵曲线上冲程和下冲程都升压较快，这种情况说明该井油层供液能力充足，溶解气含量较低，抽油泵工作状况良好，油管柱无漏失。光杆与进入泵筒的抽油杆直径越大，下冲程井口排液量就越多，憋泵压力曲线上升就越快，上冲程排液量减少，憋泵压力曲线变缓。

3.2 上、下冲程均排液，憋泵曲线上升先慢后快

井口上冲程和下冲程均排液，憋泵曲线升压较慢，这种情况说明油层溶解气含量较高，液流由井底到井口向上运动过程中液柱压力逐渐降低，溶解气从原油中分离出来，越接近井口气体体积越大，井口压力稳定在一定值的时候，井口排液量相对稳定，憋泵时井口压力升高，气体压缩，因气体压缩系数较大，导致憋泵曲线升压较慢，后期压力上升速度大于前期。溶解气含量越高这种现象越突出。

3.3 上冲程排液，下冲程不出，憋泵曲线波动上升

井口只在上冲程时排液，憋泵曲线升压较慢，这种情况说明油层供液不足（或套压较高）气体进入抽油泵，造成抽油泵充满程度降低。上冲程时将泵筒内液体排出，憋泵曲线上升。下冲程时，当进入泵内的气体所占体积大于光杆冲程长度的体积＋抽油杆进入泵筒体积时，井口不排液或吸气，憋泵曲线不上升下降。憋泵曲线受气体压缩的影响上升趋势缓慢，后期逐渐加快，抽油泵的充满程度越低这种现象越严重。

3.4 上冲程排气下冲程吸气，憋泵曲线不升

井口上冲程排气下冲程吸气，随着上下冲程有节奏呼吸，憋泵曲线压力上下波动，这种情况的主要原因：一是油层严重供液不足，气体进入抽油泵造成气锁，抽油泵上下冲程时只对泵内气体反复压缩、释放，游动阀打不开。二是抽油泵固定阀失灵，泵筒内憋不起压力导致游动阀打不开。憋泵时由于油管内气体较多，曲线波动较小无上升趋势。

4 结论与认识

通过对抽油井上、下冲程的排液分析，结合井口憋泵曲线变化规律，能够在生产现场准确的掌握抽油井设备工作状况和油层供液能力的变化，及时采取相应措施，提高抽油井产量和效益。

参考文献

〔1〕万仁溥.采油工程手册（精要本）[M].北京：石油工业出版社.2003.3

〔2〕陶延令.采油技术问答汇编[M]. 北京：石油工业出版社.1998.11