油井敏感性参数分析在工况异常诊断中的应用

油井敏感性参数分析在工况异常诊断中的应用

1魏本秋 2芦开庆

1中石化胜利油田分公司东胜公司金角采油管理区

2中石化胜利油田分公司胜利采油厂采油管理五区

摘 要:通过分析,确保正常生产井能够持续高效生产并及时发现异常井,制定相应的治理措施加以治理,使之转为正常、高效生产，对潜力井及时制定科学合理的调整和挖潜措施,充分发挥每口油井的生产能力。井口回压作为井口采出流体进入分离器的动力是油田生产流程中井下系统与地面系统的衔接点。回压的大小合理与否，对整个系统的高效合理运行有着重要的作用。井口回压关系着井口产液量、抽油设备能耗及产能建设投资等问题。

关键词：油田生产；工况参数；预测诊断；优化措施

油井工况分析是油田生产管理的重要任务,抽油机井宏观控制图是根据抽油机井生产和管理的需要而绘制的,它以图形和统计结果的形式反映油田区块的油井工况。通过分析,确保正常生产井能够持续高效生产,并及时发现异常井,制定相应的治理措施加以治理,使之转为正常、高效生产,而且可以对潜力井及时制定科学合理的调整和挖潜措施,充分发挥每口油井的生产能力。在油井开采中,对抽油井井下故障进行预测和诊断,了解和掌握采油系统的工况,实现采油系统的自动监控和科学管理是当前石油行业迫切需要解决的一个重大课题。根据油田稀油井实际生产特点，建立抽油井回压与泵效关系的理论计算模型。模型主要考虑井口回压变化对冲程损失及漏失量的影响，进而对抽油泵泵效的影响。在敏感性分析中主要分析了气液比、泵挂深度、动液面深度、抽油泵间隙以及含水率对泵效的影响。通过研究确定井口回压对泵效关系影响比较显著工况，为相关生产措施的实施提供参考。

1 工况参数相关性研究

井口回压作为井口采出流体进入分离器的动力，是油田生产流程中井下系统与地面系统的衔接点。回压的大小合理与否，对整个系统的高效合理运行有着重要的作用。井口回压关系着井口产液量、抽油设备能耗及产能建设投资等问题。为合理优化机采系统及集输系统，达到效益最大化，该研究分析了井口回压对油管内流体密度、抽油泵漏失等因素的影响，进而确定井口回压与泵效 的量化关系，形成计算程序，为工程设计及生产管理人员 提供了有利的技术支持。高回压、低泵效区块给生产技术分析与管理带来了一定的挑战。目前以下两个问题是这一领域的关注重点: （1）井口回压对泵效影响的具体数量范围; （2）井口回压对泵效影响比较显著的条件或工况类型。国内关于回压与泵效关系的研究比较少，主要的研究 是着眼于解决上文第一个问题。大庆石油学院张文等人通过对油田的研究认为: 泵效与井口回压基本成线性关系，井口回压越大，泵效越低，井口回压增加1 MPa,泵 效降低1%～2%。长江大学王海斌等人通过胜利油田的实例研究了回压变化对泵效及能耗的影响。本文完善相关的计算模型，对回压泵效关系中敏感性相关因素 如气液比、泵挂深度、动液面深度、抽油泵间隙以及含水率的影响进行了深入的计算分析，并确定了回压对泵效关系影响比较显著的几类工况。

2 抽油井泵效分析方法

根据相关油田的经验公式确定。 （1）井口回压对抽油泵漏失的影响，主要是通过改变 柱塞上部压力进而改变柱塞两端压差来实现的。（2）井口回压对冲程损失的影响，冲程损失的动态影 响因素是柱塞上的液柱载荷，回压的变化会影响油管内 多相流态的分布，即气相液相在油管内的比重，当回压增加时油管内液相含量增加，因此作用在柱塞上的液柱载 荷会发生变化进而冲程损失发生变化。因此井口回压对泵效影响的主要计算步骤如下: 第一步:计算抽油泵排出口压力; 计算方法:Beggs-Brill方法，以井口回压为起点，向下迭代计算至泵排出口，主要影响因素:产液量、气液比、流体物性等。第二步:计算上冲程柱塞上下两端压差;泵入口压力计算，影响因素：套压动、液面等。第三步:计算冲程损失; 第四步：计算间隙漏失量。

3 敏感因素分析

根据上文的方法，应用油田某稀油区块的实际数据进行相关因素的敏感性计算，为了便于分析，根据计算结果，分别绘制回压与漏失量及冲程损失的关系曲线。分析的敏感因素主要有:气液比、泵挂深度、动液面深度、抽油泵间隙以及含水率。

3.1 气液比敏感性分析

回压取值范围:0.5-3.5MPa;气液比取值范围:5-100 m3/m3;抽汲参数:32-3-5泵径（mm）冲程（m）- 冲次（1/min）。计算结果：回压在0. 5-3.5 MPa之间时，泵漏失量约为0.04-0. 35m3/d，冲程损失0.02-0.24m。回压越低，气液比越高，回压对漏失量及冲程损失影响幅度 越大。对于低气液比的油井而言，回压对漏失量及冲程损失影响幅度变化不大，其关系接近于平缓直线。主要原因为:对于较高的气液比的油井而言，提高回压后，油管内液柱密度显著增加导致泵上压力及柱塞两端压差显著增加，继而漏失量和冲程损失显著增加。

3.2 泵深敏感性分析

固定沉没度下的一组泵深，回压取值范围:0.5-3.5 MPa。计算结果分析回压在0.53.5MPa之间变化时，泵挂深度1600m，动液面1200m的组合，漏失量和冲程损失最大，漏失量在0.25-0.37 m3/d之间，冲程损失在0.16-0.25 m，并随着泵挂深度的降低漏失量和冲程损失也呈递减趋势。主要原因为:排除气液比的影响，影响漏失量的主要因素为柱塞两端压差，由于沉没度不变，所以柱塞下部压力不变，所以由于泵挂深度的增大导致柱塞上部压力增大，进而使柱塞两端压差增大，由于漏失量和冲程损失与柱塞两端压差 呈线性关系，因此漏失量和冲程的损失也相应增大。

3.3 动液面敏感性分析

动液面分析采用固定泵挂深度下的敏感性分析，回压取值范围:0.5-3.5 MPa。回压取值范围:0.5-3.5 MPa; 计算结果分析回压 在0.5-3.5 MPa 之间变化时，泵挂深度为1200m，动液面在1000m的组合，漏失量和冲程损失最大，漏失量在0.22-0.32 m3/d之间，冲程损失在0.12-0.19 m之间，并随着动液面 深度的降低漏失量和冲程损失也呈递减趋势。主要原因为:由于气液比与冲程冲次固定不变，所以影响柱塞上部压力的因素不变，而随着动液面深度的降低，沉没度增加，柱塞下部压力也相应增加，柱塞两端压差相对减小。由于漏失量和冲程损失与柱塞两端压差呈线性关系，因此漏失量和冲程损失随着动液面的增加相应增大。

参考文献

1.张刚,张玲.  浅谈抽油井监测及工况诊断技术[J]. 中国石油和化工标准与质量. 2012(15)