2008年第11期内蒙古石油化工
影响油井载荷变化的压力因素分析
全自动发酵烘干房张玉英，武小芳，孙风茂
(临盘采油厂)
摘要：油井正常生产中引起载荷变化的主要因素是各种压力变化，但是影响的原因，范围及程度
如何，是很难确定的.本文主要解释压力变化影响油井载荷变化，以增强产量变化时进行分析的针对性.
关键词：油井；载荷；压力；变化；示功图
井口回压是指由于地层产出液体的性质，由井
口至井站的水平管线内原油流动需要的压力，与流
体性质，站内压力，管线的类型及截面积等因素相
关.主要反映在井筒内部，包括光杆载荷的变化，漏
失的变化，垂直管流的变化.
由于回压上升，导致作用于活塞的压力增加，后
果是抽油杆所受的下拉力在增加.因此必然使抽油
杆在上行过程中自然伸长增加，所以反映在功图上
就是增载线，卸载线延长，斜率变小，可用理论公式
F—P×s计算出来.以56mm泵为例，回压增加0.
5MPa作用于活塞的下拉力增加1230N.
1.2井筒内液体性质改变，粘度，密度变化，流动性
能变差
由于井筒内液体有一定的压缩系数，井口回压
的增加，使井内液体进一步受到压缩，导致粘度，密
度的增加.以临南油田原油体积压缩系数为12×10～，地层水的压缩系数4×10计算,56mm泵挂
深度1400m，由于液体压缩密度增加而导致的压力
增加为0.03MPa，折算成活塞所受下拉力为74N.
井口回压增加，溶解气析出的时间延迟，也是造
成粘度，密度增加的一个因素，导致活塞所受压力增加.如原油饱和压力5MPa，在油管内压力下降到此
值时溶解气开始析出，但是回压增加0.5b,~l'a，必然
使此深度上移.
1.3漏失量增加
主要有深井泵的间隙漏失，游动凡尔，固定甩尔
的漏失，油管的漏失.对深井泵漏失的影响：目前临
盘油田使用的有杆泵以整筒式抽油泵为主出予间
隙的存在，在上冲程过程中必然引起漏失，计算公式(根据《采油工程原理》及《工程流体力学》推导)为; q1一兀DegAH/(8v~1)
q2一nDevp/2
符号意义:q：静止条件下的间隙漏失量(m./s)
D：泵径(m)u：液体运动粘度(m/s)
在实际工作中，往往以实验数据计算.根据《井
下作业监督》有关数据，泵径56ram活塞上下压差
10MPa时,(三级泵间隙0.075—0.138mm)间隙漏
失量为1335mL/min简单折算为压差1MPa时为133.5mL/min，因此全天漏失量为192.24L，泵的漏
失量为192.24L/D/MPa/口.以采油三矿180口生
产井，回压上升0.5MPa计算，全天漏失量为17.
30m..
2沉没压力的影响
沉没压力影响到油井的正常生产，同井口回压
一
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样主要反映在井筒内部.
2.1沉没压力的波动
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收稿日期:2008—03—12
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88内蒙古石油化工2008年第11期
沉没压力是指深井泵处于井筒内部时，受油套
环空液体的压力所致，目的是保证在此压力下上冲
程过程中井内液体能够及时的进入泵筒.以此看沉没压力越大越好，但由于深井泵下的过深，必然导致能量的消耗增加，所以并不是越大越好，因此必须确定合理的沉没压力.由于地层压力受诸多因素的影响，因此供液能力不可能一成不变，导致的最终结果就是沉没压力一定范围内存在压力波动.
2.2沉没压力变化对抽油杆载荷的影响
沉没压力的波动，反映在井筒内部就是动液面
不是停留在一个固定的深度，而是随地层压力的变化而不断改变.
LNXI32一X602井O7.2.27新井投产,44长泵
×1678抽油杆组合:25/370+22/540+19/570
+~22/200产量:6月19日至7月17日液量基本
正常，在25.2m.，含水63～66，而在7月19日后
连续近1o天液量下降到24.5m.，而后正常.为更准
美容加湿器
确的说明问题，根据石油天然气行业标准《抽油杆组合设计方法}SY/T59O3—93中的相关计算公式对
该井6月19日与7月17日的增载位移进行模拟计算，得到以下数据:
LNXI32--X602井根据行业标准进行模拟计算载荷其中数据为改变沉没度和改变回压前后的数据
对比.下表是实际功图对比.
LNXI32--X602井功图对比
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由以上两表对比可以看出实际载荷与理论载荷
偏差较大，但是增载位移的变化量不大，所以增载位移所用的实际数据是可靠的.
由以上不同时期的功图进行对比，可发现由于
动液面的变化而导致增载位移变化，产量有一个波
动下滑.以动液面波动50m为例，井筒内液体比重0.92，在上冲程中由此产生的对活塞的回压将降低0.46MPa，因此活塞上下两端的压差将增加0.
46MPa，由此产生的后果就是活塞的下拉力将有所增加，以56mm泵为例，下拉力将增加1132N.井口回压增加0.5MPa，沉没压力减少0.46MPa，将两者的影响累加到一起，将对抽油杆产生2809N的下拉力，并产生192.24L/D的漏失量.
3载荷增加影响有效冲程缩短
以上分析得出井口回压及沉没压力波动影响油
井正常生产，导致载荷增加.
夏53—311井为例，正常生产时最大载荷64.
2KN，最小载荷37.15KN，载荷差为27.05KN.假设抽油杆处于弹性伸长范围内(D级抽油杆抗拉强度794—965MPa，屈服点为620MPa，经过淬火后抗拉强度950—1lOOMPa，屈服点可以达到800MPa，循环周次1O×1O，疲劳强度540MPa，因此可以考虑处于弹性范围内，但是循环周次成倍增加时，疲劳强度，屈服点将大大降低，抽油杆发生弹性变形的同时，发生塑性变形而且易发生断裂)，那末增载位移就是由于27.05KN造成的.
根据前面的分析，由于井口回压和沉没压力的
变化，必然导致示功图的增载线延长，而载荷变化前后平行四边行的周长不变，必然导致有效冲程的缩短.根据大量示功图显示，增载线位移占冲程的15～2O，此处以17.5来计算，冲程3.89m则
增载位移67.07cm.增加载荷2.809KN将导致抽油杆伸长量为:67.07X(2.809/27.05)一6.96cm.
根据上面的计算方法，如果只考虑井口回压的
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