油井工況分析方法

一、編制說明

油井工況分析是採油工程技術管理人員的一項基本功，它始終貫穿於油水井管理工作當中，也是採油工程系統技術管理與業務管理的一項最基本的工作內容。

為完善並強化採油廠油井工況分析工作，提高各級採油工程人員分析問題、解決問題的能力，達到不斷提高注採管理水平的目標要求，並進一步使油井工況分析工作更加規範化、科學化，因此編制了《採油廠抽油機井工況分析方法》。

二、油井工況分析的意義和根本目標

油井工況分析是一項綜合分析、判斷油井生產狀況好壞的工作方法和手段，在取全取準油水井各類生產（包括地質、工程）資料基礎上，為了保證油井在良好工況條件下正常、高效生產，必須隨時或定期開展油井工況分析工作。

通過油井工況分析要達到以下三個工作目標：

1、確保正常生產井能夠持續高效生產；

2、及時發現異常井並制定相應的治理措施加以治理，使之轉為正常、高效生產。

3、對潛力井及時制定科學合理的調整和挖潛措施，充分發揮每口油井的生產能力。

三、油井工況分析的基本步驟與要求

（一）準備：

收集資料與整理，先易後難理思路。

（二）開展分析：

1、生產數據對比與核實；

2、現場判斷與分析；

3、尋找問題，分析原因；

4、提出措施加以實施；

5、效果跟蹤與評價。

（三）分析的技術要求：

1、資料真實、準確、齊全；

2、現場判斷及時、全面；

3、尋找問題要有準確性，分析問題要有可靠性；

4、效果跟蹤與評價要及時、準確。

四、抽油機井工況分析方法

（一）工況分析常用生產數據和資料

1、日常生產數據資料：日產液量、日產油量、含水、氣油比、套壓、回壓、井口溫度等；

2、產出液物性資料：含砂量、含蠟量、凝固點、礦化度；

3、管柱等資料：管柱圖、工作制度、泵效、泵掛深度、動液麵、沉沒度（流壓）、靜液麵（靜壓）；

4、日常管理資料：上下行電流、示功圖、熱洗週期、作業監督描述資料；

5、井組相關資料：對應的注水井配注量、實際注水量、調配動態變化等數據資料。

（二）工況控制圖的分析及應用

1、 抽油機井工況動態控制圖

抽油機井工況動態控制圖，是反映一口井或一個開發區塊抽油機井供液與排液協調關係的宏觀動態分析圖。

（1）合理(及優良)區：泵效與流壓協調、參數合理、泵況好，應加強管理確保油井長壽和穩產。

（2）參數偏大（供液不足）區：流壓低、泵效低、地層條件差，應當壓裂、酸化或調整配注及調小參數，協調供排關係。

（3）參數偏小（潛力）區：流壓高、泵效高，可採取提液措施。

（4）斷脫漏失區：流壓高、泵效低，應當打撈或檢泵。

（5）待落實區：流壓、泵效不協調，可能是計量和資料不準確，應當重新計量並核對資料。

2、抽油井動態控制圖的應用

（1）根據統計數據將所有井點入各自的區間，C區和D區井的百分比數應當小於10%，否則應當採取措施調整。

（2）計算上圖率、各區間內井數的比數、（C＋D）百分比：

上圖率＝上圖井數/總井數；

區間井比數＝各區井數/上圖井數；

（C＋D）百分比＝C區比數＋D區比數。

（3）對各區間油井生產工況進行判斷並提出合理措施：

在工況控制圖中，對油井只是宏觀的區分，且只是對井數、井號的區分，而沒有對異常井和潛力井進行分析評定。

因此，根據工況控制圖，要及時對斷脫漏失區和待落實區等油井個體（即單井）泵況進行認真判斷分析，並提出合理的治理措施。只有在泵況正常的情況下才能進一步分析注採協調的合理性和參數匹配的合理性等方面內容，並最終將工作落實到對異常井的及時治理和潛力井的挖潛上來。

3、泵況分析

抽油機井的單井分析應首先分析泵況，以下四種井需進行重點泵況分析：

（1）屬於斷脫漏失區的示功圖非正常井

分析泵況是否正常，應首先從流壓和泵效入手，根據它們的數值大小、相互關係和隨時間的變化關係，來分析是否可能存在泵況問題。對於目前數值來說，工況圖已把井點進行了大致分類，如果該井處於工況圖的斷脫漏失區，多數油井示功圖也不是正常圖形。

（2）流壓上升而產液量下降的井

對於隨時間變化關係來說，如果流壓上升（沉沒度增加），泵效和產液量下降，則同樣意味著可能是泵況變差，應把泵況診斷清楚。

（3）斷脫漏失區中功圖正常充滿程度良好的井

除前述兩種情況外，對於示功圖屬於正常圖形，但若該井落入斷脫漏失區，也應該進行原因分析。示功圖圖形屬於正常，只能說明泵本身是好的，具有正常的進液特點，這樣的井流壓高、泵效低的原因可能來自以下幾個方面：

①、管柱上部漏失

如果管柱上部漏失，而泵的狀態完好，則井液被舉升到井口附近時有一部分從漏失孔道處流回到油套管環空中去。對於泵來說，其受力關係沒有質的變化，所以示功圖仍然是正常抽油的圖形。

②、計量方面問題

如果計量方面存在問題，比如分離器故障，分離器規格和油井產液量水平相差太大，量油工的操作有問題或計算有誤，計量設備或相關集油設施檢修估產偏差等，這些都可能造成產液量數據與實際泵抽情況不符，從而使井點進入斷脫漏失區。

③、其他問題

除計量自身的問題外，其他凡是與井筒舉液至計量接收之間所出現的問題也都將影響產量數據，如地面管線穿孔等。

（4）分析蠟影響情況及熱洗週期的合理性

抽油機井結蠟表現在生產測試數據上就是上衝程載荷增大，下衝程載荷減小。由於上衝程載荷增加，上電流亦增加，而下衝程載荷變小，舉昇平衡塊作功須增加，下電流也增加。抽油泵結蠟，會使泵閥關閉不嚴引起漏失，產液量和泵效降低，而流壓相應升高。由於熱洗後結蠟將被解除或緩解，因此通過對幾個熱洗週期之內的上述生產數據的變化規律分析，可瞭解到結蠟的狀況，從而確定合理的熱洗週期或其他清防蠟方式的應用與調整。

4、油井供液潛力分析

在泵況問題搞清後，要進行油井供液潛力分析，分析的切入點是流壓和泵效。

在泵況正常的前提下，如果流壓高（沉沒度大），泵效低，說明油井供液潛力大，但供排關係失調，油井有挖潛能力應及時安排合理挖潛；如果流壓低（沉沒度小），泵效低，說明油井供液能力差，應當及時採取調參等措施平衡供排關係，提高油井流壓（沉沒度）和泵效，同時要根據油層靜壓的高低，考慮強化注採平衡和壓力平衡方案的制定與實施。

5、含水分析

對油井的單井分析，要分析含水的變化，通過分層數據和測試資料，以及油井連通情況和相關水井的注水情況，找到含水變化的原因，以便採取有效措施控制含水，把舉升設備與能耗有效地用來舉油而不是進行水的注入採出循環。

（三）抽油機井生產工況分析

及時準確地瞭解有杆泵抽油系統(包括地面設備、井下工具和抽油井本身)的工作情況，明確油井生產所存在的問題，是抽油機井動態工況管理工作的重要內容，也是油井各項措施安排的依據。只有對油井生產狀況作出可靠的認定，才有可能提出合理的治理措施。

在完成油井工況控制圖分區宏觀分析基礎上，下一步就是主要圍繞油井產液量、含水率、泵效等直接反應油井生產情況變化的生產數據，綜合其他資料、數據開展抽油機井工況分析工作。當然，對於異常井的隨時判斷、分析是不能侷限於工況控制圖基礎之上，而應當隨時進行。

1、示功圖分析口訣——落實泵況

功圖雖只四條線，橫程豎載不簡單；

理論功圖正四方，實際功圖向右偏；

右上尖，左下圓，固定凡爾未座嚴；

右上圓，左下尖，遊動凡爾空中懸；

氣體影響卸載緩，供液不足刀把彎；

自噴杆斷油管漏，一條黃瓜橫下邊；

泵遇砂卡狼牙棒，油稠蠟重肥而圓；

橫線外凸泵筒彎，上掛下碰戴耳環；

上右下左黃瓜懸，定是柱塞卡筒間；

苦學攻克識圖關，管好油井定不難。

示功圖分析是油井生產工況分析的基礎。

2、液量變化分析

（1）產液量降低——加密量化，核實產量，確定產液量是否發生變化：

①、落實回壓與流程，管線凍堵、穿孔、閘門損壞則及時處理，恢復油井產量；

②、現場憋壓落實井筒狀況，測示功圖與液麵，是否與憋壓情況一致：

A、是杆斷（脫）井，有必要則碰泵進一步落實，並結合油井歷史作業監督描述資料和該井檢泵週期的長短，確定打撈或維護上作業；

B、是管漏，要結合功圖與液麵回升的變化情況落實判斷，並根據產液量變化大小合理安排上作業；

C、是泵漏的油井，要結合功圖與液麵回升的變化情況落實判斷，先安排洗井或碰泵，再考慮維護作業；上掛下碰的情況則要及時調整油井防衝距；

D、篩管堵塞造成油井供液不足的油井，要進一步落實液麵和油井沉沒度，以確定是底部篩管或尾管堵塞，先安排洗井再考慮維護作業；

E、是氣體影響的油井，要落實套壓，合理釋放套壓和下調衝次，不能達到預期效果則適當下調防衝距或安排洗井處理；

F、是油層原因造成供液不足的油井，一方面要及時優化調整油井生產參數，提高油井沉沒度，提高泵效。另一方面，要分清是因作業汙染導致供液能力差，還是油層本身能量不足造成的。對於前者要及時採取酸化解堵等工藝措施消除汙染恢復產能；對於後者則要採取相應的能量補充措施儘快恢復地層能量，提高油井產能，例如壓裂、注採井網完善與調整、注水井調配等。

G、是水井調配結果的影響，導致油井產液量降低，要落實清楚對應注水井的調配情況，並及時合理調整注水量；

H、結蠟井，要根據熱洗週期，及時對比油井上下行電流和功圖、載荷變化加以判斷，並確定是否應該進行熱洗或採取其他清防蠟措施；而對於熱洗週期制定不合理的油井則應及時調整制定合理的熱洗週期；

I、出砂井，則要根據油井液量降低的多少結合動液麵、功圖的變化，判斷是砂埋油層還是出砂導致泵漏，以採取作業或洗井、碰泵等不同措施；

J、結垢井，則要及時落實近期添加阻垢劑管理是否正常，不正常則要安排碰泵或酸洗等措施排除結垢造成的泵漏問題，措施不見效則及時安排作業維護，並做好管杆泵結垢狀況作業監督描述，開作後及時恢復加藥管理工作。

（2）產液量升高——加密量化，核實產量，確定產液量是否發生變化：

①、驗證含水率是否上升、測液麵落實是否回升，然後落實水井找原因，並及時合理調整注水量；

②、如果是注採調整方案實施的結果，那麼在井組中注水井按照方案調整注水量而對應油井開始見效後，則應考慮及時調整油井挖潛措施，例如調參或改變舉升方式等，但都應以控水穩油為評價標準；

③、井組內是否有工藝措施施工井，如果受工藝施工井的干擾則要及時將情況逐級反應，確保該井正常生產和工藝施工井的措施質量；

④、井組內或邊鄰井是否有停產井，尤其要注意非井組內的邊鄰井的干擾與影響，為井組對應關係的確定或井組重新劃分，以及下一步措施治理提供依據。

⑤、對於出砂井，液量突然增加，要在上述分析基礎上及時查找原因，併合理調整產液量，以防造成油井出砂導致躺井。

（3）含水率發生變化

①、落實調參措施是否制定合理，是否因放大生產壓差而導致含水率迅速上升；

②、根據油井連通情況和相關水井的注水情況，落實是否存在油井榦擾或注水井調配導致含水率上升，並採取相應措施；

③、含水率上升很快的井，如果分層情況清楚，已找到問題所在且井筒條件允許，應考慮堵水措施或根據注採系統情況採取注水井調整配注量措施。

④、對於含水率下降的油井，一方面要重點加密對含水資料的落實，一方面也要從參數調整、注水調整、井間干擾等方面注意分析與對比，明確含水率下降原因。

五、自噴井生產工況分析

（一）工況分析常用生產數據和資料

日產液量、日產油量、含水、氣油比、套壓、油壓、回壓、井口溫度；油層物性、自噴管柱圖、原油物性資料，尤其是含蠟量、析蠟點、凝固點，以及膠質、瀝青質含量等參數。

（二）自噴井生產工況分析

1、油壓的變化分析：

除地層壓力發生變化而引起自噴井油壓變化外，在日常油井管理中，常見有以下幾種情況：

（1）由於各種原因(油管中結蠟、原油嚴重脫氣、含水升高)增加了井筒中的流動阻力或加大了液柱重力都會使油壓降低；

（2）地面管線結蠟、凍堵、井口閘門損壞，回壓升高使油壓增加；

（3）油嘴換大，油壓減小；油嘴換小，油壓增加；

（4）油井間噴，在停噴時間段到來之前油壓逐步降低。

2、套壓的變化分析
針對油套連通(沒有封隔器或封隔器失效的井)套壓的變化基本上可反映流動壓力的變化。

（1）換小油嘴油壓上升、流動壓力升高，這時套壓上升；反之，套壓下降；

（2）油層存在堵塞使套壓下降；

（3）油管中結蠟，油壓下降的同時，套壓、流動壓力升高，產量下降；

（4）地面管線結蠟或凍堵，回壓升高，套管壓力上升，產量下降；

（5）流壓低於飽和壓力，油套環形空間原油嚴重脫氣，則套壓會迅速上升，長時間連續釋放套管氣，會造成環套結蠟，加劇套壓的降低；

（6）油井間噴，在停噴時間段到來之前套壓隨油壓逐步降低。

六、螺桿泵井生產工況分析

目前螺桿泵井的生產工況診斷主要依靠產量、動液麵和電流等參數進行經驗分析，一些專用的光桿扭矩、軸向力載荷測量裝置的應用還未普及，系統診斷的理論研究比較缺乏，主要存在以下幾個問題：

（1）缺少對系統工況的明確定義；

（2）缺少對系統工況的定量描述；

（3）缺乏對舉升系統的整體評價；

（4）急需建立螺桿泵井系統診斷模型，運用系統診斷軟件對螺桿泵井運行工況進行分析。

（一）常用生產數據和資料

1、日常生產數據資料：日產液量、日產油量、含水、氣油比、回壓、套壓、井口溫度等；

2、產出液物性資料：含砂量、含蠟量、凝固點；

3、管柱等資料：管柱圖、工作制度、泵效、泵掛深度、動液麵、沉沒度（流壓）、靜液麵（靜壓）；

4、日常管理資料：電流、轉速、（扭矩）、（軸向力）、作業監督描述資料；

5、井組相關資料：對應的注水井配注量、實際注水量、調配動態變化等數據資料。

（二）螺桿泵井生產工況分析

目前，螺桿泵井日常生產工況分析最直接的常用參數有6個，即：產液量、動液麵、工作電流、轉速、扭矩和軸向力。其中：產液量代表了生產參數；動液麵則是表徵產液量和地層供液關係的參數；電流、轉速、扭矩和軸向力則是抽油設備的工作參數。

下圖1是對螺桿泵井常見工況類型的劃分。其工況類型總體分為正常和故障兩種，根據故障發生部位的不同，又將故障工況類型分為井下泵、抽油杆、油管三類，細分為9種工況類型。

大慶油田螺桿泵井系統工況類型的定義

1、正常工況

油井產液量、動液麵、工作電流等生產參數在正常範圍，系統運行穩定，按照日期前後不同對比，參數沒有大幅度波動；運轉過程中，工作扭矩和軸向力為平穩直線，在正常範圍內。

2、抽油杆斷脫

具體表現為：在短期內，泵效大幅度下降，產液量明顯降低；動液麵迅速上升；電流下降甚至接近空載電流；停機無反轉現象。扭矩和軸向力或者為平穩直線，或者為週期波動曲線，但由於缺少了井下泵的工作扭矩，和液壓力對轉子產生的軸向力，因此其值都要小於正常範圍。

抽油杆斷脫主要原因：

（1）油井結蠟未能及時定期熱洗，造成蠟卡杆扭矩增大；

（2）螺桿泵砂卡，造成杆扭矩增大；

（3）蠟卡、砂卡時，過載保護失靈或保護值過高、保護時間設置過長；

（4）下泵深度過大，抽油杆扭矩超出其額定扭矩；

（5）油稠、出砂、結蠟，長時間停井恢復開井未作前期處理，導致扭矩增大；

（6）防反轉裝置失靈，造成停機時抽油杆高速發轉卸扣。

3、螺桿泵漏失——泵效必須大於30%

具體表現形式為：產液量、泵效逐漸下降，油井憋壓不起壓；動液麵逐漸上升；電流逐漸下降。由於漏失量加大，泵扭矩低於正常範圍；由於液壓力產生的軸向力下降，軸向力低於正常範圍，但仍大於杆柱在採出液中的重量。

螺桿泵漏失主要原因：

（1）長期運轉，定子橡膠磨損漏失；

（2）定子和轉子的過盈量選擇偏小而漏失。

4、定子溶脹

由於採出液或井筒添加劑的作用，使定子橡膠發生化學變化溶脹，造成定轉子過盈增加，泵效和動液麵正常，泵效可能會略有增加；電流增加；由於過盈大，定轉子的扭矩增加，因此光桿扭矩增加，超過正常範圍，嚴重時會造成定轉子抱死。

5、定子脫膠

定子脫膠是由於定子粘接強度不夠造成。

表現形式為：產液量、泵效急劇下降；動液麵上升；電流下降並波動；脫膠時，光桿扭矩下降很大。另外，由於脫膠後定轉子之間發生不規則摩擦，光桿扭矩會出現不規則波動。液壓力產生的軸向力為零，因此，光桿軸向力低於正常範圍，但仍高於杆柱在採出液中的重量。

6、油管漏失或脫落

工況表現為：產液量、泵效下降；動液麵上升，有油套連通特點；工作電流下降。由於泵工作壓差減小，光桿扭矩低於正常範圍，液壓力產生的軸向力減小，光桿軸向力略低於正常範圍，但仍高於杆柱在液體中的重量。

抽油杆斷脫主要原因：

（1）油管錨失效，停機時造成泵上部油管倒扣鬆動漏失，甚至倒扣脫落；

（2）管杆偏磨，油管本體或絲扣位置被磨透；

（3）作業時油管扣未上緊；作業時油管扣已損壞未被檢查出。

7、結蠟、蠟卡

油井管柱結蠟是一個漸變過程，當油管內結蠟嚴重時，過流面積減小，導致泵效下降，產液量下降；動液麵上升；杆管之間由於結蠟導致不均勻摩擦，電流明顯上升，扭矩值明顯高於正常範圍，並且有不規則波動；而軸向力比正常值偏低。

當油管被結蠟嚴重堵塞時，電機運轉困難，出現皮帶打滑或連續斷帶現象，甚至光桿與光桿卡子打滑，停機復開無法啟動。

當出砂嚴重導致砂卡時，會出現上述類似現象，但其漸變過程可能相對較短。

8、工作參數偏低——沉沒度偏大

工作參數偏低時，油井流入能力大於流出能力，供排關係不平衡。具體表現為泵效較高（甚至大於100%），動液麵很淺或在井口，電流偏低，光桿扭矩低於正常範圍，軸向力比正常值偏低。

9、工作參數偏大——沉沒度偏小

油井流出能力大於流入，同樣是供排關係不平衡。具體表現為泵效較低，動液麵很深，沉沒度很小甚至接近泵吸入口。電流偏高，光桿扭矩高於正常範圍，軸向力高於正常範圍。當泵效低於20%時，由於供液能力差，螺桿泵相應的適應變化能力差，因此極易導致燒泵的後果。

應當注意泵效必須大於30%，否則會很快導致燒泵。

油井——不論是抽油機井、螺桿泵井、電泵井，還是自噴井，都可以根據日常生產資料、生產數據的統計分析，總結出一套工況分析方法。

所以，工作中需要我們勤於觀察與思考、勤於總結與分析歸納，並在工況分析實踐工作中再去不斷修正和完善，只有如此油井工況分析工作才能得到進一步的發展和提高。

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