电流法判断油井结蜡程

电流法判断油井结蜡程度1电流法判断油井结蜡程度摘要：结蜡严重降低了抽油机井系统效率，而部分油井从低压试井资料难以判断其结蜡程度。本文从上行电流和载荷的关系出发，导出上行电流计算式，并以油井未结蜡时上行电流即理论电流为基准，将实测的上行电流与之比较来判断油井结蜡程度，对低压试井资料在油井结蜡程度的解释上起到一定的补充作用，可以指导油井清蜡工作。关键词：结蜡上行电流载荷前言在油田开发过程中，随着油井生产时间的延续，油井结蜡厚度增加，抽油杆柱载荷随之增大、产液量及油管内液体流速下降，从而降低抽油机井系统效率。目前，判断油井结蜡程度主要依靠低压试井资料以及检泵周期的长短，但对部分油井难以判断其结蜡程度，这一情况在低渗低压油田尤为突出。安塞油田杏北区块在2007年1月对结蜡周期长800天以上12口井进行预检泵，从提出杆管中发出5口井结蜡厚度达5～9mm，还有1口井全管柱结蜡，这些井的低压试井资料均反映供液不足。因此，需要采用另一种方法作为补充来判断油井结蜡程度。一、电流法基本原理和思路结蜡后，造成原有的油流通道变小，多相流阻力增加，作用在泵活塞上的压强增大，同时抽油杆与油管(蜡)接触，增加了摩擦阻力，导致悬点载荷增大，上行电流也随之增大。因此，用实测上行电流和理论电流（为方便起见，在文中将油井未结蜡时的上行电流称为理论电流）进行比较，可以判断出油井结蜡程度，即电流法。二、理论电流计算抽油机工作时，电机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄做低速旋转，曲柄通过连杆经横梁带动游梁做上下摆动，挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动（如图1）。在这过程中，电机是唯一的动力来源，电流法判断油井结蜡程度2电流和载荷存在一定的比例关系，据此推导上行电流计算式。1、悬点载荷计算由文献可得，悬点最大载荷计算式为：fivhulrFPPPIWWP（1）式中，rW为抽油杆柱自重载荷；lW为液柱自重载荷；uI为液柱惯性载荷；hP为井口回压造成的悬点载荷；vP为振动载荷；iP为吸入压力作用在活塞上的载荷；fF为摩擦载荷。为对悬点载荷进行简单、有效的分析计算，在此作一些必要的合理的假设或简化：①计算柱塞液柱载荷时抽油杆柱为单级杆，直径为下部油杆直径；②忽略抽油杆柱的弹性伸缩；③将悬点运动简化为简谐运动；④忽略井斜角对载荷的影响。令rq为每米抽油杆的质量；L为泵挂深度；p为井口回压；pf为柱塞截面积；rf为下部抽油杆截面积。则有：LqWrr（2）gLffWlrpl（3）)(rphffpP（4）又悬点运动为简谐振动，有：17902LsnqIru（5）将式（2）、（3）、（4）、（5）代入（1）式中，可得：fivhrwowwrprFPPPLsnqgffLffLqP1790)]1([)(2（6）电流法判断油井结蜡程度3图1抽油机生产系统简图2、理论电流计算当油井正常生产时，假设电机运转产生带动光杆运动的瞬时力为F，转化为作用在悬点力为T（如图1），由力矩平衡原理有:mFT，m为比例常数。电机带动光杆上下往复运动，设电机运行的功率为dP，电压为U，电流为I，悬点的速度为V，为电机效率。则有：FVPd（7）又UIPd3（8）驴头上行至上冲程中点时，悬点速度最大为：60snV，其中s为光杆冲程，n为冲数。则有：snUIF92.103（9）在上冲程中点时悬点加速度为0，由受力平衡有：mFP（10）电流法判断油井结蜡程度4在此设电机效率为1，将式（6）和式（9）代入上式中，可得上行电流的计算式为：mUsnFPgffhfffpLsnqgffLffLqifvwowwprprwowwrpr92.103})]1([()(1790)]1([)({2（11）当油井未结蜡和冲数不甚高时，忽略摩擦载荷fF和振动载荷vP，有理论电流为：mUsngffhfffpLsnqgffLffLqiwowwprprwowwrpr92.103})]1([()(1790)]1([)({2（12）抽油机正常运行时，型号相同比例常数m应为同一值。在安塞油田杏北区块，对刚修完20口抽油机（CYJ6-2.5-HF）井测得其上行电流，带入公式（12）分别计算其比例常数m(如图2)。用最小二乘法对其处理得，88.1m。将其代入式（12）中，则有理论电流为：UsngfhfFffpLsnqgffLffLqiowwpfrprwowwrpr36.195})()(1790)]1([)({2（13）由公式（13）可知，对于任意抽油机（CYJ6-2.5-HF）井，已知其生产参数、油井含水和油杆型号，可求出该井理论电流。1.501.601.701.801.902.001234567891011121314151617181920m图2m数值图电流法判断油井结蜡程度5三、油井结蜡程度判断结蜡后，悬点承受由结蜡而产生的摩擦载荷，造成实测电流大于理论电流。因此，对任意的一口抽油机井，根据公式（13）计算其理论电流，然后用实测上行电流和其进行比较，可以判断油井结蜡程度。在安塞油田杏北区块，测量15口产量下降、液面上升、低压试井资料反映结蜡严重1抽油机井（CYJ6-2.5-HF）修井前上行电流I2，与通过公式（13）计算的理论电流I1进行对比。并对其比值进行分析总结，发现二者比值5.125.1n倍时，油井结蜡严重，建议热洗清蜡。四、结论与建议结蜡后，悬点载荷增大，上行电流也随之增大，可用实测上行电流和理论电流进行对比判断油井结蜡程度，弥补部分油井用低压试井资料难以断其结蜡程度的不足。当开发区块以及所用抽油机的型号不同，会导致m和n值有差异，可根据实际情况总结m和n，用以判断油井结蜡程度，合理指导热洗。电流法判断油井结蜡程度时，还需排除由于油井结垢及井筒出砂等导致载荷增大而导致电流增大。参考文献[1]张琪，采油工程原理与设计．东营：石油大学出版社，2003[2]罗英俊等。采油技术手册，石油工业出版社，2005[3]李金永，郝明圈，范秀芹．电流在抽油机管理中的应用，油气田地面工程，2006电流法判断油井结蜡程度6