泡沫段对某开发区抽油机井系统效率计算结果的影响

胥晋（大庆油田有限责任公司第一采油厂）

1 系统效率影响因素

机械采油井系统效率主要受产液量、举升高度和电动机有功功率三个参数影响。这三个参数均是由测试或计量取得的。其中可以较为准确录取的是某一时间段内的油井产液量和电动机有功功率，举升高度则是根据测试得到的液面资料数据，结合测试时的油压、套压、油井含水率、井下油管记录等资料计算得到的。油压、套压在录取资料均保留两位小数，可以保证计算精度；含水率是采用蒸馏法取得的，在油样重量满足的条件下，其分析结果是很准确的[1]。唯一可以产生较大误差的是测试得到的动液面深度，它是通过对测试资料绘解计算得到的。由于绘解计算过程是严格根据相关标准取得的，因而，可以忽略绘解计算中产生的误差[2]。

测试得到的动液面主要受到泡沫段的影响。泡沫段产生的原因有两个方面：一是油套环形空间内存在数量较大的天然气，在上升过程中，由于压力下降形成低密度泡沫段；二是抽油泵在抽汲过程中的呼吸作用，加剧了泡沫段的形成。为研究泡沫段对系统效率计算过程中产生的影响，使用消泡剂消除泡沫段，试验前后进行相关测试，对比动液面深度变化，分析泡沫段对抽油机井系统效率计算结果的影响[3]。

2 消泡试验动液面深度的变化

2.1 试验井的选择

为了使试验结果具有普通性，重点在某开发区选择原始气油比50～80 的抽油机井（该开发区平均原始油气比50～80），产液量划分为：小于20 t/d、20～40 t/d、40～60 t/d、60～80 t/d、80～100 t/d、大于100 t/d 共计6 个级别，含水率为小于85%、85%～90%、90%～93%、93%～96%、大于96%等5 个级别进行组合选井，预计试验180 口井。由于含水率低于85%井数很少，因而试验过程中尽可能多选。

2.2 试验方法

加入消泡剂之前进行一次测试，录取生产数据；每口井使用消泡剂5 kg，用掺水将消泡剂溶解后，将消泡剂溶液冲入油套环形空间，掺水用量控制在1 m3以内，为保证将掺入的水全部抽汲出地面并保证消泡效果，统一要求加入消泡剂3天后进行动液面二次测试，同时录取生产数据。

2.3 试验结果

实际现场试验共计221 口井，对试验数据进行汇总，为分析泡沫段高度的分布规律，以泡沫段高度为纵坐标，分别以产液、含水、试验前沉没度为横坐标，制作了抽油机井的散点图，利用EXCEL办公软件对数据进行非线性的回归，抽油机井泡沫段高度与产液、含水沉没度关系图见图1～图3。

图1 抽油机井泡沫段高度与产液关系图

图2 抽油机井泡沫段高度与含水关系图

图3 抽油机井泡沫段高度与沉没度关系图

根据上述分析散点图数学规律回归结果，试验取得下述结果：一是随产液量上升抽油机泡沫段上升；二是随含水率上升，泡沫段高度下降；三是随沉没度上升而上升，泡沫段高度上升。分析认为，上述数学规律是符合抽油机井泡沫段产生变化规律的[4]。由于上述数据拟合得出的公式，离散程度过高（R2值均小于0.1），因而，采用回归方程确定的公式计算得到的结果产生的误差较大，无法将计算结果应用于系统效率影响程度的计算。

3 泡沫段对系统效率计算结果的影响

3.1 试验井系统效率对比计算结果

对221 口试验井试验前后均进行了产液、含水、动液面、能耗的对比测试（计量），利用测试和计量数据，对221 口的平均系统效率进行了计算[5]，计算结果见表1。

表1结果表明，产液量基本稳定、扣除泡沫段影响，平均举升高度上升34.34 m，平均有功功率基本稳定。计算结果表明，221 口井平均系统效率上升了1.84 个百分点，上升幅度为5.99%；吨液百米耗电由0.789 kWh 下降到0.753 kWh，下降0.036 kWh，下降4.56 个百分点。也就是说，由于抽油机井泡沫段的存在，使抽油机的系统效率计算结果偏低，吨液百米耗电结果偏大[6-7]。消除泡沫段后影响后，使系统效率、吨液百米耗电指标更为真实。

以系统效率影响值为纵坐标，泡沫段高度为纵坐标制作散点图，并进行数学回归，见图4。

图4 系统效率影响值与泡沫段高度关系图

表1 221口井液面试验前后系统效率计算结果

表2 某开发区抽油机井系统调整计算结果

从图4 的回归曲线可以看出，泡沫段高度越大，系统效率影响值越大。其回归结果同样符合举升高度对系统效率影响变化规律。

3.2 对某开发区抽油机井系统效率调整

按照平均动液面下降34.34 m，对某开发区5 185 口同期抽油机井系统效率进行调整计算，计算结果见表2。

调整计算结果表明，在产液量、有功功率不变的前提下，平均系统效率上升了1.58个百分点，上升幅度为4.91%；吨液百米耗电由0.848 kWh 下降到0.806 kWh，下降0.042 kWh，下降4.98个百分点。

4 结论

1）通过在抽油机井油套环空内加入消泡剂，可消除天然气溢出和抽油泵呼吸作用形成的泡沫段，现场221口消泡试验表明，平均泡沫段高度为34.34 m，泡沫段高度主要受产液量、含水率和试验前沉没度影响。

2）泡沫段消除后，可增加抽油泵的实际举升高度，实际水力功率上升。221 口消泡试验井试验前后的系统效率平均系统效率上升了1.84 个百分点，上升幅度为5.99%；而且泡段高度越大，系统效率影响越大，吨液百米耗电下降4.56个百分点。

3）利用试验结果，对某开发区系统效率调整计算，平均系统效率上升了1.58个百分点，上升幅度为4.91%；吨液百米耗电下降4.98个百分点。