[发明专利]抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法

说明书

技术领域

本发明涉及有杆泵抽油井试井方法技术领域，具体为一种抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法。

背景技术

陆上石油开采技术采用有杆泵进行泵抽（Pumping）已经有150多年的历史。现阶段的陆上石油的勘探和开发表明，老油田的地下油藏压力递减严重，井底压力在能够提供使抽油泵充满的能力，新开发的油藏埋藏深度大，大多为低渗透和超低渗透油层，向井底供液能力也同样不足以将抽油泵充满。机械抽油系统的设计上又具有最小尺寸的物理条件限制，造成过高的泵抽能力和过低的井底供液能力之间的严重不协调。这样的抽油井会使抽油系统在低效率下工作，油井能耗增大。同时由于泵内在不充满时产生“液击”，造成机械失效，增加了作业费用。

如何解决供采不协调的问题的最初办法是人工方式进行间歇泵抽。开始阶段被称作间歇控制泵抽，按照现场人员的经验采用让油井停下来一段时间后等待井底动液面上升到使抽油泵能充满的高度时再开动抽油机。近年来对诸如大型游梁式抽油机和出沙油井采用变速泵抽，实际也是用快慢交替的办法使抽油泵在最大充满度下工作，原理在本质上是相同的。只是间歇方式不同而已。一个是采用关井等待法，一个是慢抽等待法。这种间歇控制油井运行的方法在最初阶段称作间歇泵抽法（Inermitent Pumping），到了能够自动判断抽油泵抽空状态时，被称作抽空控制法（Pump Off Control），简称POC。

用人工经验的做法带有一定的盲目性，首先，抽油泵抽空的状态的判定是不连续的间隔取值法，对抽油泵抽空的形成和演化没有一个完整的了解，二是对影响抽油泵抽空状态的井底压力也没有一个完全的了解，不能准确知道什么时候，在多少压力下形成充满或抽空。对抽空的判定也没有一个评价指标。所以各种低产低渗透抽油井的间歇制度的制定上，至今没有一套科学的可操作的方法，急需要加以解决。

以下对有杆泵抽油井结构和工作原理、井底供液原理及泵抽间歇控制方法和装置的现状进行介绍。

1、有杆泵抽油井结构和工作原理

图1是机械抽油系统的工作原理图。其工作原理是，由电动机1带动减速器2将转速变到合适速度，通过平衡重3和连杆4带动游梁5一端上下摆动，另一端驴头7作相反方形的上下摆动，拖拽抽油光杆8做上下往复运动。光杆8连接的抽油杆系和抽油泵中的游动凡尔和活塞13也一起上下往复运动，当活塞上行时，抽油泵内的压力小于沉没压力，抽油泵的固定凡尔14打开，井底液体吸入进抽油泵。当抽油泵活塞下行时，抽油泵内的压力超过活塞上部油管内液体压力时，游动凡尔打开，抽油泵内的液体被排泄到上部的油管中。通过这样不断地往复运动，井底的液体被举升到地面。泵抽的举升能力主要依赖于抽油泵的直径大小、冲程长度和冲次多少，抽油系统的理论泵抽能力不能过小，过小就不能有效地将深井中的液体举升到地面。

2、井底供液原理概述

图2为井底近井油藏向井渗流示意图，一个生产油井的井底为带有射孔19的套管结构，套管18外部有水泥固定。套管18的射孔19和油藏相连，油藏中的含油和气体的混合液在油藏静压力与井底工作压力的压差作用下向井底渗流。油藏内液体通过射孔渗到井筒，通过抽油泵将渗到井底的液体举升到地面。

图2中，Pe为油藏静压力，但是当油井生产时会造成井底压力降低，井底的压力用P_wf表示。井底渗流的快慢与Pe和P_wf的差值△P有关。井底在工作时液体具有一个高度，称作动液面16。动液面16的高低由△P的大小来决定。动液面变化有三种情况，一种是当泵抽速度小于井底渗流速度时，动液面会保持在一定位置并且形成的流入压力P_wf和油藏静压力相等，也就是说流入压力等于油藏静压力；一种是泵抽排量速度大于井底流入速度时，井底的动液面会降低，△P值增大，导致了渗流速度增加。当渗流速度增加到与泵的排泄速度相等时，动液面将不再变化，形成相对稳定的状态。当井底渗流速度达不到泵抽速度时，动液面继续下降导致抽油泵的充满程度也降低。在泵挂深度允许加大的情况下，可以通过将抽油泵的位置安放到井下更深的位置，可以达到使泵抽能力和井底渗流能力再相协调的状态。但是在采油后期或低渗透油井，泵挂已经不能加大的情况下，抽油泵就只好在不完全充满状态下工作。这种泵抽能力过大和渗流能力过小的不协调状态被采油工程界称作“供采不协调”。