引言

随着油田持续开采，早期投产的抽油机工作时间较长，长期对地层抽汲作用导致地层供液不足，抽油机井抽油泵泵挂深度不变情况下，液面下降导致抽油泵处于低沉没度状态。抽油泵低沉没度不仅影响抽油机的工况，还影响抽油机井下设备的正常运转，导致抽油机井检泵率升高，增加了油田检泵相关费用，推高了原油开采成本，不利于油田降本增效。因此，分析低沉没度对抽油机井检泵率的影响，采取相应措施降低检泵率显得尤为重要。

1沉没度的重要性概述

在油井生产过程中，通过对沉没度进行合理的确定，能够在不影响抽油系统的正常运行的情况下，最大程度上降低对电力以及油藏能量的消耗，同时对油井生产过程中的管理水平也有十分有效的提升作用，进而实现产量的显著提升，获得更高的经济效益。其次，沉没度的合理能够使油井的检泵时间间隔大大延长，减少在油田开发过程中所需的经济成本，减少生产过程中的能耗，对于油藏在开发过程中的管理工作具有十分明显的提升作用。最重要的是合理设置的沉没度能够使油井底部的流动压力处于一个比较合理的范围，最终实现地层和油井之间的供采平衡。

2油井沉没度优化方法

2.1井底流压最优

根据井筒内油气两相流的渗流规律来看，满足Vogel方程。随着沉没度的降低，井底流压随之降低，油井产量不断增大。当沉没度降到一定程度时，井底流压等于饱和压力，原油产量达到最大值。沉没度继续降低，井底流压低于饱和压力，油井产量反而降低。即这一流压值对应的沉没度即为最佳沉没度。综合考虑地层压力、饱和压力和原油物性参数及含水率等因素，给出了油气水三相存在时的井筒渗流规律，从而确定了油井产量最佳时对应的合理沉没度。以合理流压为目标的沉没度优化方案，最终目标函数是实现理论产量最大化，未考虑系统能耗、泵效和增加投资等其他因素，适用于油藏定性分析，为规划方案编制提供参考。

2.2泵效最优

沉没度表示动液面距泵吸入口的距离，可以反映出泵吸入口压力大小。沉没度对泵效有正面和负面的影响，一方面，随着沉没度的增加，泵吸入口压力增大，气体影响减小，增加泵效；另一方面，沉没度增大，流压增大，抑制地层出液，反而降低泵效。总的来说，对于气体影响较小的情况，适当提高沉没度，是有利于提高泵效的。考虑了不同含水级别情况下泵效随沉没度的变化规律，发现泵效随着沉没度的增加而增加，当沉没度增至某值时，泵效曲线不再上升，油井最佳沉没度为250～300m；相同沉没度情况下，泵效随着含水率的增加而增加。

2.3系统效率最优

有杆泵抽油机系统效率等于举升井液过程中消耗的有效功率与系统输入功率的比值。

有杆泵系统效率取决于损失功率与输入功率之比，即损失功率越大，系统效率越低，反之系统效率越高。损失功率由电动机、皮带、减速箱、换向机构、盘根盒、抽油泵和管柱八个部分损失组成。有杆泵抽油系统设计是一个混合离散变量最优化问题，变量有沉没度、泵径、冲程、冲速等，其中沉没度(泵深)为连续变量，泵径、冲程、冲速为离散变量。建立优化目标函数：在满足生产工艺和设备的条件下，机采井系统效率最高为目标函数，优化设计沉没度是提高机采系统效率行之有效的方法。

2.4经济效益最优

研究认为，以系统效率为目标函数确定泵的合理下泵深度（或沉没度），有利于节约电能，虽然整套抽油设备系统效率最高，其经济效益却并没有达到最高值。以经济效益为目标函数确定的沉没度和合理的下泵深度，可较明显地提高经济效益。

3过小沉没度造成的危害

3.1导致油井出现偏磨结垢现象

在油井所处地区中，地层中如果含有垢质的成分，一旦在油井生产过程中，出现供采失衡的情况，油井中就很容易出现结垢的情况。如果沉没度设置的过小，抽油系统运行过程中的供采平衡就会受到影响，出现强采强抽的情况。强采强抽的会使液面出现亏空，降低地层的压力，使原油中存在的轻质物质被溶解，然后转化成为气体物质从原油中析出，充满泵筒之后就会析出垢质。如果油井中的含水量比较高，就会大大加快结垢的速度，产生的污垢会在抽油管的内壁以及抽油杆的外壁上附着，影响抽油杆在下行过程中的速度，使抽油杆受到的阻力加大，进而产生弯曲现象，最终使得杆管发生偏磨，与此同时，较高的含水量也会使偏磨程度大大加深。与此同时，抽空之后，开采过程会对地层造成严重的破坏，这时油井砂和细粉状存在的固井水泥会在地层液流的运动过程中被带入井筒之中，当前的抽油系统中，虽然设置有防砂筛管，但是其在防止油井砂和固井水泥流入泵筒方面，仍然缺乏理想的表现。

某地区一油井的沉没度在680m左右，无法满足生产的要求，需要对其进行降低液面的处理，因此工作人员对其进行了换泵施工。将原井起出之后，发现抽油杆已经被磨断，且有70根杆出现严重偏磨的情况，为此，技术人员提出了降冲次的生产建议。但是在后续的半个月生产过程中，出现了沉没度降低至零的情况，且抽油泵液出现了卡死的情况。技术人员再次对其进行检修，将泵起出之后，发现存在大量的水泥面，根据换泵之后的抽油系统运行情况来看，换泵之后抽油系统的抽汲能力有所增强，但是由于对油井的产液量缺乏准确的估计，致使出现抽空的情况，开采过程中对地层造成了破坏，最终使得固井水泥流入到井筒之中，停抽之后液面恢复时，固井水泥就会沉积，引发卡泵。通过研究，技术人员换了小一级的泵，之后油井的生产情况一直正常。根据整体情况分析可知，该油井之所以会出现卡死的情况主要是由于动液面太低而引起的。

3.2导致油井刺漏和结蜡

通常油井中出现结蜡现象是因为清蜡工作进行的不及时，但是在油井的实际生产开发过程中，也会出现结蜡的情况。这主要是因为产能过于高，进而对抽油井的抽汲参数一味进行调大，就会使得液面发生亏空，地层中的压力也会降低，原油中部分轻质物质会转换成气态进而从中析出，进入泵筒并充满。在这种情况下，抽油泵的举升效率就会明显降低，甚至会出现液柱无法进行举升的情况，油管中的液体在抽油系统运行过程中一直处于静止的状态，石蜡发生结晶并析出的速度大大加快，对上部的油管造成堵塞。在油管下部，由于液体压力的作用，油管丝会被气体扣犁出一道道沟痕，进而出现漏失。由此可见，过小的沉没度也会使油井出现刺漏和结蜡的情况。

3.3导致油井的阀座和凡尔座刺坏

在油井生产过程中，如果沉没度过小，在套管中，轻质的成分就会以气体的状态被吸进泵中，且会因为气体本身具有的不稳定型，使得凡尔球座会在吸入时出现密封不严，气液对其长时间进行冲蚀，就会使固定或者游动凡尔球座出现刺坏的情况。例如，对某出现问题的油井进行检修，起出之后，管杆柱表现完好，但是阀座和游动的凡尔球座发生了刺坏，但是阀座和凡尔球座的上部没有任何杂物和砂。通过调查发现。该油井在生产过程中沉没度为60m左右。对此进行分析，可以认为该油井之所以会出现漏失返工的情况主要是由沉没度过小而引起的。在维修期间曾对油井间抽进行液面恢复，发现产能呈现出不足的情况。如果对抽汲参数不进行适时的调整，长期以往，就会增多套管中进入的气体成分，使得游动的凡尔球座发生被刺坏的情况。

4低沉没度井降低检泵率的措施

4.1确定合理的沉没度

为了降低油田的检泵率，首先要设置合理的沉没度。不同油井的具体条件不同，沉没度的合理选择也有所不同。油井的沉没度通常根据油井流入动态来确定，即流压与产量的关系来确定（流压指原油从地层进入井筒内的剩余压力），油井油层条件不同，流压与产量的关系也会不同。当油井的流压降低到一定程度时，流压与产量关系出现拐点，此时的流压值为界限流压。确定了界限流压，根据其与沉没度的关系，就可以计算出油井的最佳沉没度。确定了油井最佳沉没度，通过设置油井的参数，调整抽油机使其在合理沉没度内工作，使抽油机处于最佳工作状态。

4.2适当调低地面工作参数

地面工作参数大小关系到井下液体的举升快慢，从而决定抽油机井抽油泵的工作效率。需要针对沉没度较低、冲程、冲次较高的井，适当调小生产参数，本着“长冲程、低冲次、先调参数后换泵”的原则对油井进行调整，使抽油机井工作状态达到最佳。对于沉没度较低，抽汲参数较大，通过调整冲程、冲次无法使抽油机处于最佳运行状态的井，需要更换小泵，使用小泵径抽油泵，提升泵效。通过调小生产参数及更换小泵后，泵效有所上升，但对于供液严重不足的油井，参数已经达到最小，要进一步提升泵效，降低能耗，能够通过间断采油的方法，缓解油井供排关系，节约能耗。

在油田区块选取28口油井，分别开展油井调参、油井措施和油水井对应调压三种治理措施的沉没度优化试验。以系统效率作为沉没度优化指标，调参效果最差，系统效率仅提高了0.94%，油井措施效果最佳，提高系统效率4.72%，油水井对应调压技术介于两者之间，提高了2.59%。油水井对应调压技术具有较强的适应性，可在现场应用推广。

5结束语

随着持续开采，油田逐步进入高含水期，地层供液能力不足，抽油泵在低沉没度状态工作的情况越来越普遍。低沉没度影响抽油机工作状态，增加了摩擦载荷，使杆管偏磨严重，出现断脱情况。可以采取确定合理沉没度、调低地面工作参数、应用回注水提高沉没度等措施，对低沉没度抽油机井进行综合治理，使抽油机达到最佳工作状态。

参考文献：

[1]徐德鹏.抽油机井合理沉没度技术界限研究[J].化工管理,2018(05):142-143.

[2]王业强.高含水聚驱采油井合理沉没度研究[J].化学工程与装备,2017(11):120-122.