抽油机井井口憋压处理.ppt

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1、中国石油华北油田公司 实训基地 2012年 7月 抽油机井井口憋压处理 郭连升 前 言 随着油田开发的不断深入 , 靠地层原始能量开采的自喷井的数 量越来越少 , 抽油开采开始在生产中占有越来越重要的地位。然而 深井泵在井下经常会出现故障而影响油井的产液量。 时刻注意深井泵的工作情况 , 保证每一口井的正常生产成为日 常生产管理中非常重要的一个方面。实践证明 , 井口憋压法是用来 判断井下深井泵工作状况的有效方法。 井口憋压方法及目的 井口憋压操作及数据采集 憋压曲线分析及故障原因与处理 1 憋压法的概念 憋压就是在油井井口安装压力表，然后关闭出油闸门，油井正常开 抽，观察油井压力与时间的变化

2、关系，记录下来，画出压力与时间的变 化曲线，以此来分析判断深井抽油泵和井下生产管柱的工作状况，及时 发现油井井下故障，以便采取相对应的措施保证抽油井的正常生产。 该方法因操作简单、方便、适用性强、成本低廉而得到了较广的应 用。在油井开发过程中，油井憋压工作是采油生产管理的一项重要工作， 是采油工人管理油井正常生产的重要手段 。 一、井口憋压方法及目的 2 操作方法 2. 1 启抽憋压 在采油树油压表处换上合格压力表 , 打开压力表闸门 , 检查盘根 , 如不合格可以更换 , 然后关闭生产闸门 , 启抽 憋压 , 观察压力变化并作好记录。 2. 2 停抽憋压 当压力升到一定数值时 , 通常达到

3、4. 0MPa, 将抽油机 停止运转一定时间 , 观察压力表读数的变化 , 并作好录。 根据以上两个过程所记录的时间与压力数值 , 以横坐标表 示时间 , 纵坐标表示压力 , 即得到憋压曲线。 一、井口憋压方法及目的 现有的憋压过程没有记录装置，只能靠肉眼观察压力表， 手工记录压力变化。但抽油机的冲程、冲数会因油井产量 的高低而不同，遇到冲数较快的油井，很难准确记录压力 的变化，从而无法准确判断深井泵的工作状况，对保障生 产有严重影响。基于这种想法，我们采用压力传递的原理 研制了油井憋压记录装置。 一、井口憋压方法及目的 该方法因操作简单、方便、成本低、适用性强而得 到了广泛的应用。在介绍憋压

4、操作方法的基础上 , 详细 的分析了九种典型憋压曲线的特征及其产生原因 , 为分 析生产井状况异常、制定解决方案提供了理论依据。 该 方法在采油厂生产井的应用证实了其可行性。 井口憋压目的 一、井口憋压方法及目的 井口憋压方法及目的 井口憋压操作及数据采集 憋压曲线分析及故障原因与处理 1.井口憋压操作程序： 准备工具 更换合格压力表 关闭生产阀门 记录时间和 压力 停抽 记录时间和压力 更换正常使用压力表 打开生 产阀门 启动抽油机 检查 记录报表。 某井憋压填写报表举例： 15： 05-15:10憋压，压力由 0.5 4.2Mpa 15： 10-15:20停抽，压力由 4.2 4.0Mpa

5、， 憋压三次，井下工况正常。 二、井口憋压操作及数据采集 2.数据采集： 油井憋压记录装置是针对传统憋压方法的弊端研制的既能 憋压操作又能记录憋压数据的实用新型装置。该装置能自动记 录憋压数据，压力记录点间隔时间可根据需要随意设置，连接 微机就可回放出一条真实可信的憋压曲线。反映直观，可永久 保存。油井憋压记录装置主要由普通的包氏管式压力表和压力 传感器通过钢制配件连接组合而成 . 二、井口憋压操作及数据采集 二、井口憋压操作及数据采集 油井憋压记录装置的操作等 同于传统的憋压操作，只是 在肉眼观察压力值随时间变 化的同时，压力传感器就准 确地记录下了各压力点随时 间的变化情况。结构如图。 （

6、 1）对丝（ 2）压力表（ 3）卸压 阀，（ 4）四通（ 5）压力传感装 置（ 51）工作仓（ 52）压力传感 器（ 53）丝堵（ 54）弹簧（ 55） 压力传导孔 二、井口憋压操作及数据采集 在憋压工作开始前，先设置好压 力传感器 52的压力记录点间隔时 间，再将压力传感器 52装入工作 仓 51，将油井憋压记录装置的对 丝连接在抽油井井口油压表闸门 上 ,开始憋压，此时压力传感器 52会按设定的压力记录点间隔时 间记录压力数值。憋压结束后， 先打开卸压阀 3卸压，然后取出 压力传感器 52，将压力传感器 52 的 USB端口连接到计算机上，由 计算机读取并回放压力传感器 52 记录的憋压压

7、力数据。 二、井口憋压操作及数据采集 3.油井憋压记录装置的优缺点 1）、准确度高。憋压记录仪是记录时间与压力变化的关系曲线。 该憋压记录装置采取每 6秒钟自动录取一个压力值，所采集的压 力值密集可信任度高。 2）、功能多。除测量压力外，还可测量 温度 ，能采集采出液体 的温度，对掺输及冷输的井进行温度测量，有很大的适用价值。 3）、反映直观。通过采集的数据应用微机直接回放，直观的反 映出每口井时间与压力变化关系曲线，可永久保存。 4）、精度高。用高精度校对低精度，（压力表的精度等级为 1.6%，压力传感器的精度为 2 ）能够精细地反应油井井下的工 作状况。 二、井口憋压操作及数据采集 3.油

8、井憋压记录装置的优缺点 5）、操作简单。此仪器选择压力传感器规格应与井口、管 路所承受的压力相匹配。压力表、压力传感器等部件组成一 体，仪器体积小重量轻，安装和拆卸方便。此仪器装有卸压 装置，放空后压力为零 ,卸去该仪器安全可靠。 6）、使用该装置可彻底杜绝憋压数据的造假行为。 缺点： 因暂时无法设置井号，憋压操作时需另行记录井号顺 序，待和压力传感器的生产厂家联系改进后进一步完善。 井口憋压方法及目的 井口憋压操作及数据采集 憋压曲线分析及故障原因与处理 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 憋压曲线是油管压力与憋压时间的关系曲线 , 但是憋压时间的长 短不确定 , 有的 几分钟 , 有的需

9、要 几十分钟 。它受液面深度、泵 径、冲程、冲次等因素的影响 , 以上各要素不同 , 不会影响憋压 曲线的基本形状 , 只会影响油压达到标定值的时间。因此 , 通过 憋压曲线的基本形状分析井下工作状况具有普遍性。 我们假设 10min 憋压达到 4. 0MPa。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 1 理论上理想状态抽油机井憋压曲线分析 所谓理想状态抽油机井就是泵及油管不漏失 , 并且地层供液情况较 好的状态。由于纯液流的压缩系数很小 , 我们假设抽油机连续运转 10min 左右即可使压力从 0MPa 上升到 4. 0MPa, 在抽油机停抽后压力不 会下降 , 一直保持在 4. 0M Pa。

10、其憋压曲线如图 3.1 所示。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 2 实际憋压曲线分析 在实际生产当中 , 由于回压等因素影响 , 多数情况不 管是关井还是开井 , 油压表总有读数。因此 , 在憋压过程 中 , 压力值不是从 0MPa开始 , 我们假设从 0. 5MPa 开始。 在实际生产过程中 , 我们可以把常见的憋压曲线分为以下 九种 : 2 实际憋压曲线分析 (1) 正常憋压曲线 : 如果启抽憋压时 , 压力一直是平稳上升 , 停抽后压力基本不变 , 说明深井泵及油管工作正常 , 其憋压曲线如图 3.2.1, 从图中可以看出 : 实际所测憋压曲线与理论憋压曲线很相似 , 10min

11、压力下降小于 0. 5MPa, 这说明 , 泵的工作状态良好 , 并无太 多渗漏。如果该憋压曲线是检泵作业后所测 , 这说明该井检泵效果较 好。图 3.2.1正常憋压曲线 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 2 实际憋压曲线分析 （ 2) 抽油杆断脱或供液不足憋压曲线 : 如果憋压时 , 无论是启抽还是停抽 , 压 力始终是初始的油压值 , 说明抽油杆断脱或油井严重供液不足 , 深井泵没有沉没 度。其憋压曲线见图 3.2.2, 原因 : 抽油杆断脱或深井泵没有沉没度 , 都能造成 油井抽不出油 , 所以 , 井口压力不随憋压时间的增长而变化 , 而是始终保持在初 始压力值。如果是在生产过程中

12、遇到这种情况 , 油井突然不出时 , 就应该对该井 进行检泵、或深抽作业。如果是在检泵作业后 , 那可能是作业质量不合格 , 可以 要求返检。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 断脱曲线 理论曲线 2 实际憋压曲线分析 (3) 游动凡尔漏失憋压曲线 : 启抽憋压时 , 如果压力上升逐渐 缓慢 , 停抽时压力基本不变 , 说明游动凡尔关闭不严 , 见图 3.2.3, 其原因是 : 由于游动凡尔关闭不严 , 在上冲程中 , 随着活塞压缩流 体 , 油管中压力逐渐上升 , 但随着油管内压力的上升 , 游动凡尔而 的漏失量逐渐增大。所以憋压曲线表现出压力在开始启抽时压力上 升较快 , 接着上升逐渐

13、变的缓慢。但是 , 由于固定凡尔工作状态较 好 , 所以当抽油机停机后 , 固定凡尔仍能支撑住油管内液柱产生的 压力 , 所以 , 在憋压曲线中 , 油井停机后油压并不发生改变。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 2 实际憋压曲线分析 (3) 游动凡尔漏失憋压曲线 : 启抽憋压时 , 如果压力上升逐渐缓慢 , 停抽时压力基本不变 , 说明游动凡尔关闭不严 , 见图 3.2.3, 其原因是 : 由于游动凡尔 关闭不严 , 在上冲程中 , 随着活塞压缩流体 , 油管中压力逐渐上升 , 但随着油管内压力 的上升 , 游动凡尔而的漏失量逐渐增大。所以憋压曲线表现出压力在开始启抽时压力上 升较快 ,

14、 接着上升逐渐变的缓慢。但是 , 由于固定凡尔工作状态较好 , 所以当抽油机停 机后 , 固定凡尔仍能支撑住油管内液柱产生的压力 , 所以 , 在憋压曲线中 , 油井停机后 油压并不发生改变。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 理论曲线 实测曲线 2 实际憋压曲线分析 (4) 固定凡尔漏失憋压曲线 : 启抽憋压时 , 上冲程过程中压力上升 , 下冲程过程中 压力下降 , 但总体趋势上升 , 停抽后压力不降 , 说明固定凡尔漏失。其憋压曲线见 图 3.2.4, 分析认为 , 由于游动凡尔关闭较好 , 故活塞上冲程过程中压力上升 , 而 在下冲程过程中 , 由于固定凡尔失灵 , 使得下冲程过程

15、中 , 油压下降 , 如果固定凡 尔并没有完全失灵 , 因此 , 还是会有部分液体进入游动凡尔上部 , 导致油压总体趋 势上升。当游动凡尔上部液体压力与其下部压力相等时 , 不管是上冲程还是下冲程 , 油压都不变。抽油机停抽后 , 由于游动凡尔关闭较好 , 故游动凡尔以上的液体体积 不会发生变化 , 所以关机后油压保持不变。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 2 实际憋压曲线分析 (5) 双凡尔漏失憋压曲线 : 启抽憋压时 , 上冲程压力上升 , 下冲程压力下降 , 但总体趋势上升 , 停机后压力下降 , 压力下 降的速度随停机时间增长而变慢 , 说明双凡尔漏失 , 其原因是 上冲程过程中

16、 , 游动凡尔漏失 , 压缩其上部液体 , 使压力上升 缓慢 , 下冲程固定凡尔漏失压力下降。但是由于游动凡尔和固 定凡尔并没有完全失灵 , 所以 , 压力仍具有上升趋势。停抽后 , 由于游动凡尔和固定凡尔都漏失 , 因此 , 压力逐渐下降 , 下降 趋势逐渐变缓。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 2 实际憋压曲线分析 (6) 油管漏憋压曲线 : 启抽憋压时压力上升 , 其压力上升趋势逐 渐减缓 , 停抽后 , 压力下降 , 其下降趋势逐渐减缓 , 说明管漏 , 其原因是 : 启抽后 , 压缩油内的液体 , 井口压力上升 , 但由于管漏 , 导致漏失量随管 内被压缩液体压缩量的增大而增加

17、 , 从而压力上升逐渐缓慢 , 停抽后 , 由 于仍存在漏失 , 故压力下降。但随着压力的降低 , 下降趋势逐渐变缓。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 实测曲线 理论曲线 2 实际憋压曲线分析 (7) 气锁或固定凡尔失灵憋压曲线 : 启抽憋压时 , 上冲程压力上 升 , 下冲程压力下降初始的油压值。这说明固定凡尔失灵或气锁。其 原因是 : 上冲程 , 由于游动凡尔工作良好 , 所以效果不变 ,而下冲程 中 , 由于固定凡尔失灵或气锁均会导致没有液体进入游动凡尔上部 , 而游动凡尔上部体积却膨胀 , 因此 , 压力下降。停抽后 , 抽油机停在 上死点 , 游动凡尔有效 , 所以压力不降。

18、三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 实测曲线 理论曲线 2 实际憋压曲线分析 ( 8) 活塞部分脱出工作筒憋压曲线 : 启抽憋 压时 , 上冲程中 ,压力开始上升 , 但没等驴头到 上死点时 , 压力突然下降 , 整个曲线呈规律性 上升。停抽后 , 如果驴头停在下死点附近时 , 压力不降 ,说明柱塞部分脱出工作筒。其原因是 : 由于柱塞部分脱出工作筒 , 驴头在上冲程开始 时 , 刚开始压缩流体 , 其压力上升 , 但当驴头 接近上死点时 , 柱塞已脱出工作筒 , 部分液体 漏失 , 压力有所下降 , 如此往复。停抽后 , 当 驴头停在下死点时 , 柱塞在工作筒内 , 所以 , 压力不会下降

19、。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 2 实际憋压曲线分析 ( 9) 具有自喷能力的憋压曲线 : 当抽油机井停机憋压时 , 其压力值 持续稳定上升 , 说明该井具有自喷能力。其原因是停抽憋压时 , 由于 油井具有自喷能力 , 地层内液体不断流到套管内 , 套管内液体压力不 断增加 , 油管内压力会随之上升。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 3、憋压曲线的应用 当油井发生异常情况时 , 我们一般都采取憋压法配合示功图来分析井 下情况。 ( 1) 抽油井产量突然下降 , 我们用憋压曲线分析 , 井下情况 ,为下部 措施提供依据。如果是泵漏失严重或是杆脱 , 我们可以上检泵措施 , 如果是

20、供液不足 , 我们可以加深泵挂深度 , 或直接采取深抽措施 ; 如 果泵挂无法加深 , 我们可以上补层合采。 X1 井在检泵作业后 , 刚开 井时 , 产液量很低 , 逐渐不出 , 憋压分析时 , 发现上冲程油压上升 , 下冲程时 , 油压下降至初始值。由于该井产气量不大 , 又是作业刚开 井 , 压井液尚未排完 , 所以否定了气锁的可能 , 认为是固定凡尔失灵 , 有可能是油管内铁锈将固定凡尔卡死。洗井后 , 该井生产正常。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 3、憋压曲线的应用 (2) 修井作业结束后 , 用憋压曲线来检查作业质量是否合格。以便及 时发现问题 , 要求作业队立即整改 ,

21、避免无功作业。 32 井减载深抽 作业结束 , 开井后只排了半天水后 , 就不出了 , 测试液面深度后有沉 没度 , 从示功图分析来看 , 象杆脱 ; 但作业队否认这种可能。最后 , 采取憋压法来分析 , 抽油机连续抽了两个多小时 , 油压一点变化也没 有。面对事实 , 作业队不得不返工提出抽油杆时 ,发现抽油杆在减载 器上接箍处断脱。避免了一次无效作业费的支出。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 3、憋压曲线的应用 42井是工作区的一口新井 , 该井在投产后 , 累计出了 10 多 方水后便不出 , 由于是新井 , 给予的希望很大 , 可是不出油 , 井口憋压憋不起来。起初 , 认为是作

22、业质量不合格 , 造成杆管 断脱。示功图分析为供液不足 , 液面也在泵挂之下 , 由于是新 井投产 , 认为不可能供液不足。最后 , 向井内打了 30 多方的 水 , 洗井验泵。这时井口憋压曲线显示正常 , 确认泵工作正常。 1天后 , 该井又不出了 , 最后 , 不得不对该井采取补层合采措 施。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 4、憋压曲线的应用小结 ( 1) 井口憋压法操作简单 , 方便、快捷 , 且成本低廉 , 可以 推广使用 ; ( 2) 在生产管理过程中 , 配合示功图分析判断深井泵工作情 况 , 可以弥补示功图的某些不足 ; ( 3) 利用憋压法可以减少检泵作业施工井次 ,

23、节省了作业费 用支出 ; ( 4) 作业交井后 , 利用憋压曲线来判断井下情况 , 可以准确 的分析出泵的工作状况。 三、井口憋压曲线分析及故障原因与处理 参考文献 : 1 张厚福 , 方朝亮 , 高先志 , 等 . 石油地质学 M . 北京 : 石油工业出 版社 , 1999. 2 李巍 . 提高油田注水效率浅析 J . 华北石油设计 , 1999, ( 1) : 1 3. 3 雍世和 , 张超谟 . 测井数据处理与综合解释 M . 山东 : 石油大学出 版社 , 1996. 4 刘全稳 , 陈景山 , 严宁珍 , 等 . 油气质点运移方向探讨 J . 西南石 油学院学报 , 2001, 23( 1) : 14 17. 5 于淑华，油井憋压记录装置，中国石油集团公司技能专家技术交流材料 汇编， 2008，中国石油长庆培训中心 不妥之处，敬请批评指正！ 谢谢！