有杆抽油系统工况分析.ppt

有杆抽油系统工况分析 目 录 n 一、油井工况分析的意义和根本目标 n 二、油井工况分析的基本步骤与要求 n 三、抽油机井工况分析方法 （一）工况分析常用生产数据和资料 （二）工况控制图的分析及应用 （三）抽油机井生产工况分析 一、油井工况分析的意义和根本目标 油井工况分析是一项综合分析、判断油井生产 状况好坏的工作方法和手段，在取全取准油水井各 类生产（包括地质、工程）资料基础上，为了保证 油井在良好工况条件下正常、高效生产，必须随时 或定期开展油井工况分析工作。 1、确保正常生产井能够持续高效生产； 2、及时发现异常井并制定相应的治理措施加以治理，使 之转为正常、高效生产。 3、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。 通过油井工况分析要达到以下三个工作目标： 二、油井工况分析的基本步骤与要求 （一）准备：收集资料与整理，先易后难理思绪。 （二）开展分析： 1、生产数据对比与核实； 2、现场判断与分析； 3、寻找矛盾，分析原因； 4、提出措施加以实施； 5、效果跟踪与评价。 （三）分析的技术要求： 1、资料真实、准确、齐全； 2、现场判断及时、全面； 3、寻找问题要有准确性，分析问题要有 可靠性； 4、效果跟踪与评价要及时、准确。 （一）工况分析常用生产数据和资料 三、抽油机井工况分析方法 1、日常生产数据资料：日产液量、日产油量、含水 、气油比、套压、回压、井口温度等； 2、产出液物性资料：含砂量、含蜡量、凝固点、矿 化度； 3、管柱等资料：管柱图、工作制度、泵效、泵挂深 度、动液面、沉没度（流压）、静液面（静压）； 4、日常管理资料：上下行电流、示功图、热洗周期 、作业监督描述资料； 5、井组相关资料：对应的注水井配注量、实际注水 量、调配动态变化等数据资料。 （二）工况控制图的分析及应用 1、 抽油机井工况动态控制图 参数偏大(A)区 断脱漏失(D)区 合理(B)区 待落实(C)区 参数偏小(E)区 抽油机井 工况动态控制 图，是反映一 口井或一个开 发区块抽油机 井供液与排液 协调关系的宏 观动态分析图 。 （1）合理(及优良)区：泵效与流压协 调、参数合理、泵况好，应加强管 理确保油井长寿和稳产 （2）参数偏大（供液不足）区：流压 低、泵效低、地层条件差，应当压 裂、酸化或调整配注及调小参数， 协调供排关系 （3）参数偏小（潜力）区：流压 高、泵效高，可重点挖潜增 效 （4）断脱漏失区：流压高、 泵效低，打捞或检泵 （5）待落实区：流压、泵效 不协调，可能是计量和资 料不准确，应当重新计量 并核对资料 2、抽油机井工况图制作依据 1）泵效 横坐标为泵效，纵坐标为泵入口压力， 计算方法如下： 泵效：= Q实/ Q理100； 式中：某井深井泵泵效，； Q实该井实际日产液量，t/d； Q理该井理论日产液量，t/d。 Q理FSNt液/1000； 式中：F活塞截面，m； S光杆冲程，m； N冲次，次/ min； t日生产时间，min (连续抽油井24h ，间歇抽油井按实际生产时间计算理论排量) ； 液井筒混合液密度，kg/m3。 2、抽油机井工况图制作依据 天然气柱油柱三相流 流压 动液面 泵挂 油层中部 套压 泡沫段 静液面（Ls或Hs）：对应于油藏压力。 动液面（Lf或Hf）：对应于井底压 力流压。 生产压差：与静液面和动液面之差 相对应的压力差。 沉没度hs：根据气油比和原油进泵压 力损失而定。 2）泵入口压力 泵入口压力计算公式： P入口（H泵 泵一H动）/100+P套； 式中： P入口泵入口压力，MPa； H泵泵挂深度，m； H动动液面深度，m。 P套 油井套压，MPa。 混合液相对密度 3）工矿分界线制作依据 图中7个区域之间有8条界线，各线的意义如 下： a线是供液能力界线，泵入口压力低于该值会出 现供液不足； b线是最低自喷压力线， 泵入口压力高于该值 ，油井会连抽带喷； c线是合理泵效线，泵效低于该值，泵的工况不 正常； d线是漏失线， 泵效低于该值，则存在管柱漏 失； e线为不同压力下理论泵效下限值； f线为不同压力下理论泵效上限值； g、h线为进一步评价油井工况所做的曲线， g 线为在e线基础上泵效增加上限与下限之间泵效 差值的1/3所得到的曲线， h线为在g线基础上 泵效增加上限与下限之间泵效差值的1/3所得到 的曲线。 2、抽油机井工况图制作依据 特征：沉没度偏小，沉没压力小于 2.0Mpa，泵效低于35%，地层能量差， 流压低，功图显示供液不足或气体严重 影响。 原因分析：抽汲量大于地层供给量 ，地层条件差（低渗透或注水跟不上） 或抽汲参数偏大引起的 。 治理措施：可通过地层补孔、注采 调配、酸化、防砂等措施增加地层能量 ；如果抽油机有加载空间，可加深泵挂 ；如果没有加载空间，也可通过调小地 面参数或间开来改善工况。 1）供液不足区 3、抽油机井工况特征分析及治理措施 特征：在相应入口压力下其泵效较低， 压力在2.0-5.5Mpa之间，泵效不足40， 压力大于5.5Mpa时泵效不足55，表现为 供液较充足，但泵效达不到相应水平，产 液量较正常时下降，动液面上升，示功图 显示泵或管漏。 原因分析：由于排液管柱存在漏失， 排液量小于地层供液量，井液积存与井筒 ，使得动液面较高，相应入口压力下其泵 效则较低。 治理措施：检泵作业优化工况落到合 格区，针对存在的偏磨、出砂等因素导致 的漏失，可通过应用挡砂、治沙、防偏磨 工艺有效改善工况。 3、抽油机井工况特征分析及治理措施 2）漏失区 特征：沉没度较大，入口压力大于 5.5Mpa，泵效大于55，表现为供液能力好 ，泵效也较高，部分井可达到抽带喷，泵效 超过100。 原因分析：虽然排液管柱工作正常，泵 效较高，但地层能量充足，供液情况好，供 大于排。 治理措施：如地面参数有较大余量，设 备有足够的加载能力，可上调地面参数，加 大冲程和冲次；或采取改大泵加大提液能力 ；如果设备没有足够的加载余量，可考虑更 换大机上调参数或待作业时上提泵挂，降低 沉没度。 3、潜力区 3、抽油机井工况特征分析及治理措施 特征：相应入口压力下泵效 偏高，流压泵效不协调。 原因分析： 理论分析是不应 出现的，主要是液量或动液面资 料不准导致的。 治理措施：进一步核实液量 、液面资料，如液面是否有泡沫 段的影响。 4、待落实区 3、抽油机井工况特征分析及治理措施 特征：在相应入口压力下泵 效较高，表现为泵效与流压协调 ，参数合理 ，泵况好， 根据泵 效高低细分为合格、优良、优秀 区。 该区域是油井工况改善的目 标区域,这部分井应加强单井目标 管理，维持合理工况，确保油井 正常生产。 5、合理区 3、抽油机井工况特征分析及治理措施 某井使用的抽油机型号为CYJ12-4.2-73HB，生产参数为56mm泵，冲程4.2m， 冲次5次/分，泵深1100m，动液面245m，套压0.5MPa，日产液量63.4吨/日，含水 93.5 ，原油密度0.925g/cm3 ，测试抽油机最大载荷81.5KN， 有两口水井为 其双向注水，井组注采比1.25，请评价该井所处的工况区域，并针对问题提出下 步建议。 井例： 1、计算泵效、 P入口 液= 水含水+ 油含油=1 0000.935+0.925 1000 （1-0.935） =995kg/m3 ； Q理FSNt 液/1000=（0.056/2） （0.056/2） 3.14 4.2 5 24 60 995/1000= 74.1t/d； 泵效= Q实/ Q理100=63.4/74.1 100=85.6%； P入口（H泵一H动） 液/100+P套 =（1100-245）0.995/100+0.5=9.01MPa。 井例： 2、油井工矿评价、分析 根据计算的出的泵效和入口压 力，找到在工矿图中如红五角星所 处位置，为潜力区，结合该井为双 向注水，井组注采比1.25，注水能 量充足，生产参数偏小，与地质结 合论证该单元是否可以提液，若允 许提液，从目前使用的地面抽油设 备分析，还有加载空间，冲程已为 最大，冲次也不宜再调大，则下步 改下70泵提液增油，若不允许提液 ，则维护作业时上提泵挂，减小沉 没度 。 4、抽油井动态控制图的现场应用 o （1）根据统计数据将所有井点入各自的区间，C区和D区井的百分比 数应当小于10%，否则应当采取措施调整。 o （2）计算上图率、各区间内井数的比数、（CD）百分比： 上图率上图井数/总井数; 区间井比数各区井数/上图井数； （CD）百分比C区比数D区比数。 4、抽油井动态控制图的现场应用 o（3）对各区间油井生产工况进行判断并提出合理措施： 在工况控制图中，对油井只是宏观的区分，且只是对井数、井号的 区分，而没有对异常井和潜力井进行分析评定。 因此，根据工况控制图，要及时对断脱漏失区和待落实区等油井个 体（即单井）泵况进行认真判断分析，并提出合理的治理措施。只有在泵 况正常的情况下才能进一步分析注采协调的合理性和参数匹配的合理性等 方面内容，并最终将工作落实到对异常井的及时治理和潜力井的挖潜上来 。 5、泵况分析 分析泵况是否正常，应首先从流压和泵效入手，根据它们的数值大小、 相互关系和随时间的变化关系，来分析是否可能存在泵况问题。对于目 前数值来说，工况图已把井点进行了大致分类，如果该井处于工况图的 断脱漏失区，多数油井示功图也不是正常图形。 （1 1）属于断脱漏失区的示功图非正常井）属于断脱漏失区的示功图非正常井 抽油机井的单井分析应首先分析泵况，以下四种井需进行重点泵况分析：抽油机井的单井分析应首先分析泵况，以下四种井需进行重点泵况分析： 对于随时间变化关系来说，如果流压上升（沉没度 增加），泵效和产液量下降，则同样意味着可能是泵 况变差，应把泵况诊断清楚。 （2 2）流压上升而产液量下降的井）流压上升而产液量下降的井 （3 3）断脱漏失区中功图正常充满程度良好的井）断脱漏失区中功图正常充满程度良好的井 除前述两种情况外，对于示功图属于正常图形，但若该井落入断脱漏除前述两种情况外，对于示功图属于正常图形，但若该井落入断脱漏 失区，也应该进行原因分析。示功图图形属于正常，只能说明泵本身是失区，也应该进行原因分析。示功图图形属于正常，只能说明泵本身是 好的，具有正常的进液特点，这样的井流压高、泵效低的原因可能来自好的，具有正常的进液特点，这样的井流压高、泵效低的原因可能来自 以下几个方面：以下几个方面： 、管柱上部漏失 如果管柱上部漏失，而泵的状态完好，则井液被举升到井口附近时有一部分从漏 失孔道处流回到油套管环空中去。对于泵来说，其受力关系没有质的变化，所以 示功图仍然是正常抽油的图形。 、计量方面问题 如果计量方面存在问题，比如分离器故障，分离器规格和油井产液量水平相差太 大，量油工的操作有问题或计算有误，计量设备或相关集油设施检修估产偏差等 ，这些都可能造成产液量数据与实际泵抽情况不符，从而使井点进入断脱漏失区 。 、其他问题 除计量自身的问题外，其他凡是与井筒举液至计量接收之间 所出现的问题也都将影响产量数据，如地面管线穿孔等。 抽油机井结蜡表现在生产测试数据上就是上冲程载荷增大，下冲程 载荷减小。由于上冲程载荷增加，上电流亦增加，而下冲程载荷变小，举 升平衡块作功须增加，下电流也增加。抽油泵结蜡，会使泵阀关闭不严引 起漏失，产液量和泵效降低，而流压相应升高。由于热洗后结蜡将被解除 或缓解，因此通过对几个热洗周期之内的上述生产数据的变化规律分析， 可了解到结蜡的状况，从而确定合理的热洗周期或其他清防蜡方式的应用 与调整。 （4）分析蜡影响情况及热洗周期的合理性 6、油井供液潜力分析 在泵况问题搞清后，要进行油井供液潜力分析，分析的切入点是流 压和泵效。 在泵况正常的前提下，如果流压高（沉没度大），泵效低，说明油 井供液潜力大，但供排关系失调，油井有挖潜能力应及时安排合理挖潜 ；如果流压低（沉没度小），泵效低，说明油井供液能力差，应当及时 采取调参等措施平衡供排关系，提高油井流压（沉没度）和泵效，同时 要根据油层静压的高低，考虑强化注采平衡和压力平衡方案的制定与实 施。 7、含水分析 对油井的单井分析，要分析含水的变化，通过 分层数据和测试资料，以及油井连通情况和相关水 井的注水情况，找到含水变化的原因，以便采取有 效措施控制含水，把举升设备与能耗有效地用来举 油而不是进行水的注入采出循环。 （三）抽油机井生产工况分析 及时准确地了解有杆泵抽油系统(包括地面设备、井下工具 和抽油井本身)的工作情况，明确油井生产所存在的问题，是抽 油机井动态工况管理工作的重要内容，也是油井各项措施安排的 依据。只有对油井生产状况作出可靠的认定，才有可能提出合理 的治理措施。 四、抽油机井工况分析 在完成油井工况控制图分区宏观分析基础上，下一 步就是主要围绕油井产液量、含水率、泵效等直接反应 油井生产情况变化的生产数据，综合其他资料、数据开 展抽油机井工况分析工作。当然，对于异常井的随时判 断、分析是不能局限于工况控制图基础之上，而应当随 时进行。 1、示功图分析口诀落实泵况 o功图虽只四条线，横程竖载不简单； o理论功图正四方，实际功图向右偏； o右上尖，左下圆，固定凡尔未座严； o右上圆，左下尖，游动凡尔空中悬； o气体影响卸载缓，供液不足刀把弯； o自喷杆断油管漏，一条黄瓜横下边； o泵遇砂卡狼牙棒，油稠蜡重肥而圆； o横线外凸泵筒弯，上挂下碰戴耳环； o上右下左黄瓜悬，定是柱塞卡筒间； o苦学攻克识图关，管好油井定不难。 示功图分析是油井生产工况分析的基础 2、液量变化分析 落实回压与流程，流程冻堵、穿孔、闸门损坏则及时处理，恢复油井产量； 现场憋压落实井筒状况，测示功图与液面，是否与憋压情况一致： 是杆断（脱）井，有必要则碰泵进一步落实，并结合油井历史作业监督描述资料 和该井检泵周期的长短，确定捞杆扶停或维护上作； 是管漏，要结合功图与液面回升的变化情况落实判断，并根据产液量变化大小合 理安排上作； 是泵漏的油井，要结合功图与液面回升的变化情况落实判断，先安排洗井或碰 泵，再考虑维护作业；上挂下碰的情况则要及时调整油井防冲距恢复正常生产； （1）产液量降低加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化： 筛管堵塞造成油井供液不足的油井，要进一步落实液面和油井沉没度， 以确定是底部筛管或尾管堵塞，先安排洗井再考虑维护作业； 是气体影响的油井，要落实套压，合理释放套压和下调冲次，不能达到 预期效果则适当下调防冲距或安排洗井处理； 是油层原因造成供液不足的油井，一方面要及时优化调整油井生产参数 ，提高油井沉没度，提高泵效。另一方面，要分清是因作业污染导致供 液能力差，还是油层本身能量不足造成的。对于前者要及时采取酸化解 堵等工艺措施消除污染恢复产能；对于后者则要采取相应的能量补充措 施尽快恢复地层能量，提高油井产能，例如压裂、注采井网完善与调整 、注水井调配等。 是水井调配结果的影响，导致油井产液量降低，要落实清楚对应注水井的调配情 况，并及时合理调整注水量； 结蜡井，要根据热洗周期，及时对比油井上下行电流和功图、载荷变化加以判断 ，并确定是否应该进行热洗或采取其他清防蜡措施；而对于热洗周期制定不合理 的油井则应及时调整制定合理的热洗周期； 出砂井，则要根据油井液量降低的多少结合动液面、功图的变化，判断是砂埋油 层还是出砂导致泵漏，以采取作业或洗井、碰泵等不同措施； 结垢井，则要及时落实近期添加阻垢剂管理是否正常，不正常则要安排碰泵或酸 洗等措施排除结垢造成的泵漏问题，措施不见效则及时安排作业维护，并做好管 杆泵结垢状况作业监督描述，开作后及时恢复加药管理工作。 o验证含水率是否上升、测液面落实是否回升，然后 落实水井找原因，并及时合理调整注水量； o如果是注采调整方案实施的结果，那么在井组中注 水井按照方案调整注水量而对应油井开始见效后，则应 考虑及时调整油井挖潜措施，例如调参或改变举升方式 等，但都应以控水稳油为评价标准； （2）产液量升高加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化： o井组内是否有工艺措施施工井，如果受工艺施工井 的干扰则要及时将情况逐级反应，确保该井正常生产和 工艺施工井的措施质量； o井组内或边邻井是否有停产井，尤其要注意非井组 内的边邻井的干扰与影响，为井组对应关系的确定或井 组重新划分，以及下一步措施治理提供依据。 o对于出砂井，液量突然增加，要在上述分析基础上 及时查找原因，并合理调整产液量，以防造成油井出砂 导致躺井。 （2）产液量升高加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化： （3）含水率发生变化 o落实调参措施是否制定合理，是否因放大生产压差 而导致含水率迅速上升； o根据油井连通情况和相关水井的注水情况，落实是 否存在油井干扰或注水井调配导致含水率上升，并采取 相应措施； （3）含水率发生变化 o含水率上升很快的井，如果分层情况清楚，已找到问 题所在且井筒条件允许，应考虑堵水措施或根据注采系统 情况采取注水井调整配注量措施。 o对于含水率下降的油井，一方面要重点加密对含水资 料的落实，一方面也要从参数调整、注水调整、井间干扰 等方面注意分析与对比，明确含水率下降原因。 五、五、抽油井液面测试与分析 采油指数： 折算液面：把在一定套压下测得的液面折算成套管压力为 零时的液面，即： ？ 五五、抽油井液面测试与分析 （二）动液面的测试与计算（二）动液面的测试与计算 测动液面，可以了解油井的供液能力，确定下泵深度； 根据动液面位置，可以计算井底流压，判断油田注水效果； 根据动液面变化，判断油井的工作制度与地层能量的匹配情况 结合示功图和油井生产资料可以分析深井泵的工作状况 、测试仪器 五五、抽油井液面测试与分析 动液面测试原理是利用声波在气体介质中传播时 ，遇到障碍物就会发生反射的原理. 、测试原理 3、液面曲线的识别 五五、抽油井液面测试与分析 波形B是声波脉冲由井口传播至回音标，又反射到井口记录 下的脉冲信号。 波形C是声波脉冲由井口传播到液面，再由液面反射到井口 记录下的脉冲信号。 波形A是在井口记录下来的声波脉冲发生器发出的脉冲信号。 3、液面曲线的识别 五五、抽油井液面测试与分析 3、液面曲线的识别 Ls表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距 离，单位mm。 Le表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距 离, 单位mm。 Ls Le 五五、抽油井液面测试与分析 波形A为井口波，波形B，C分别为回音标、液面 反射波形。b、c、d为油管接箍波形。 3、液面曲线的识别 井口波液面波 接箍波 五五、抽油井液面测试与分析 4、液面计算方法 利用声波在环形空间中的传播速度和测得的反射 时间来计算其位置。 式中：液面深度，m 声波传播速度，m/s 声波从井口到液面后再返回到井口 所需要的时间，s 五五、抽油井液面测试与分析 （1）利用回音标计算液面深度 五五、抽油井液面测试与分析 上式中： 液面深度，m 音标下入深度，m 声波脉冲自井口至液面、音标后 ，又返回到井口所需要的时间，s 声波脉冲信号在油套环形空间 中的传播速度，m/s 五五、抽油井液面测试与分析 Le Ls 式中：音标下入深度，m 五五、抽油井液面测试与分析 例题一 某井测得动液面曲线如下图，已知音标深 度400m，泵挂深度1000m，求沉没度。 Le=300mm Ls=240mm 五五、抽油井液面测试与分析 解： 沉没度 答：沉没度为500米。 五五、抽油井液面测试与分析 （2）利用油管接箍数计算液面深度 油管接箍波自井口到液面波之间反射明显，能分辩每 个油管接箍波峰。如下图所示： a、以井口波峰为起点，至液面波峰起始点为终点，用专 用卡规测量出油管根数，查阅作业记录，计算出液面深度。 b、用油管平均长度计算 式中：油管接箍数 平均油管长度，m 五五、抽油井液面测试与分析 例题二 某井的动液面测试资料如下图所示，查该井作业 油管记录如表1，计算液面深度。 五五、抽油井液面测试与分析 11095.41 112096.45 213096.06 314096.49 415095.65 516096.35 617096.42 718096.02 819.64 表表1 1 某井作业油管数据某井作业油管数据 油管序号油管长度，m 五五、抽油井液面测试与分析 解： 液面深度 用专用卡规测量动液面曲线资料，从 井口波到液面波共81根油管，通过查 阅作业记录，可得 答：该井动液面深度为778.5米。 五五、抽油井液面测试与分析 2、利用油管接箍数计算液面深度 油管接箍波峰在液面曲线上只反映一部分。 现场上，由于井筒条件、仪器、操作水平等多方面因素影响 ，井筒中液面以上的接箍并不明显地全部反映在曲线上，如图 所示，针对此情况可在曲线上选出不少于10个分辨明显、连续 均匀的接箍波进行计算。 五五、抽油井液面测试与分析 计算公式 式中： N根油管接箍长度反映在记 录纸带上的距离，mm 五五、抽油井液面测试与分析 例题三 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 S箍 S液 实测液面曲线如下图所示，油管平均长度为9.6 米，试计算液面深度。 Le=176mm L接56mm 五五、抽油井液面测试与分析 解: 由公式 可得 答：测得液面深度352米。 五五、抽油井液面测试与分析 （3）利用声速计算液面深度 若在高频记录曲线上找不出均匀、连续的（10 个以上）接箍波，在低频记录曲线上也没有音标 波，但是能够反映出液面波，曲线如图所示。 L Le 井口波 液面波 五五、抽油井液面测试与分析 计算公式 式中：液面深度，m 电磁笔从井口波到液面反射波在 记录纸带上所走的距离, 单位mm 记录纸快速走纸速度， 声波在油、套环形空间的传播速度， （一般取420