油井工况分析方法

一、编制说明

油井工况分析是采油工程技术管理人员的一项基本功，它始终贯穿于油水井管理工作当中，也是采油工程系统技术管理与业务管理的一项最基本的工作内容。

为完善并强化采油厂油井工况分析工作，提高各级采油工程人员分析问题、解决问题的能力，达到不断提高注采管理水平的目标要求，并进一步使油井工况分析工作更加规范化、科学化，因此编制了《采油厂抽油机井工况分析方法》。

二、油井工况分析的意义和根本目标

油井工况分析是一项综合分析、判断油井生产状况好坏的工作方法和手段，在取全取准油水井各类生产（包括地质、工程）资料基础上，为了保证油井在良好工况条件下正常、高效生产，必须随时或定期开展油井工况分析工作。

通过油井工况分析要达到以下三个工作目标：

1、确保正常生产井能够持续高效生产；

2、及时发现异常井并制定相应的治理措施加以治理，使之转为正常、高效生产。

3、对潜力井及时制定科学合理的调整和挖潜措施，充分发挥每口油井的生产能力。

三、油井工况分析的基本步骤与要求

（一）准备：

收集资料与整理，先易后难理思路。

（二）开展分析：

1、生产数据对比与核实；

2、现场判断与分析；

3、寻找问题，分析原因；

4、提出措施加以实施；

5、效果跟踪与评价。

（三）分析的技术要求：

1、资料真实、准确、齐全；

2、现场判断及时、全面；

3、寻找问题要有准确性，分析问题要有可靠性；

4、效果跟踪与评价要及时、准确。

四、抽油机井工况分析方法

（一）工况分析常用生产数据和资料

1、日常生产数据资料：日产液量、日产油量、含水、气油比、套压、回压、井口温度等；

2、产出液物性资料：含砂量、含蜡量、凝固点、矿化度；

3、管柱等资料：管柱图、工作制度、泵效、泵挂深度、动液面、沉没度（流压）、静液面（静压）；

4、日常管理资料：上下行电流、示功图、热洗周期、作业监督描述资料；

5、井组相关资料：对应的注水井配注量、实际注水量、调配动态变化等数据资料。

（二）工况控制图的分析及应用

1、 抽油机井工况动态控制图

抽油机井工况动态控制图，是反映一口井或一个开发区块抽油机井供液与排液协调关系的宏观动态分析图。

（1）合理(及优良)区：泵效与流压协调、参数合理、泵况好，应加强管理确保油井长寿和稳产。

（2）参数偏大（供液不足）区：流压低、泵效低、地层条件差，应当压裂、酸化或调整配注及调小参数，协调供排关系。

（3）参数偏小（潜力）区：流压高、泵效高，可采取提液措施。

（4）断脱漏失区：流压高、泵效低，应当打捞或检泵。

（5）待落实区：流压、泵效不协调，可能是计量和资料不准确，应当重新计量并核对资料。

2、抽油井动态控制图的应用

（1）根据统计数据将所有井点入各自的区间，C区和D区井的百分比数应当小于10%，否则应当采取措施调整。

（2）计算上图率、各区间内井数的比数、（C＋D）百分比：

上图率＝上图井数/总井数；

区间井比数＝各区井数/上图井数；

（C＋D）百分比＝C区比数＋D区比数。

（3）对各区间油井生产工况进行判断并提出合理措施：

在工况控制图中，对油井只是宏观的区分，且只是对井数、井号的区分，而没有对异常井和潜力井进行分析评定。

因此，根据工况控制图，要及时对断脱漏失区和待落实区等油井个体（即单井）泵况进行认真判断分析，并提出合理的治理措施。只有在泵况正常的情况下才能进一步分析注采协调的合理性和参数匹配的合理性等方面内容，并最终将工作落实到对异常井的及时治理和潜力井的挖潜上来。

3、泵况分析

抽油机井的单井分析应首先分析泵况，以下四种井需进行重点泵况分析：

（1）属于断脱漏失区的示功图非正常井

分析泵况是否正常，应首先从流压和泵效入手，根据它们的数值大小、相互关系和随时间的变化关系，来分析是否可能存在泵况问题。对于目前数值来说，工况图已把井点进行了大致分类，如果该井处于工况图的断脱漏失区，多数油井示功图也不是正常图形。

（2）流压上升而产液量下降的井

对于随时间变化关系来说，如果流压上升（沉没度增加），泵效和产液量下降，则同样意味着可能是泵况变差，应把泵况诊断清楚。

（3）断脱漏失区中功图正常充满程度良好的井

除前述两种情况外，对于示功图属于正常图形，但若该井落入断脱漏失区，也应该进行原因分析。示功图图形属于正常，只能说明泵本身是好的，具有正常的进液特点，这样的井流压高、泵效低的原因可能来自以下几个方面：

①、管柱上部漏失

如果管柱上部漏失，而泵的状态完好，则井液被举升到井口附近时有一部分从漏失孔道处流回到油套管环空中去。对于泵来说，其受力关系没有质的变化，所以示功图仍然是正常抽油的图形。

②、计量方面问题

如果计量方面存在问题，比如分离器故障，分离器规格和油井产液量水平相差太大，量油工的操作有问题或计算有误，计量设备或相关集油设施检修估产偏差等，这些都可能造成产液量数据与实际泵抽情况不符，从而使井点进入断脱漏失区。

③、其他问题

除计量自身的问题外，其他凡是与井筒举液至计量接收之间所出现的问题也都将影响产量数据，如地面管线穿孔等。

（4）分析蜡影响情况及热洗周期的合理性

抽油机井结蜡表现在生产测试数据上就是上冲程载荷增大，下冲程载荷减小。由于上冲程载荷增加，上电流亦增加，而下冲程载荷变小，举升平衡块作功须增加，下电流也增加。抽油泵结蜡，会使泵阀关闭不严引起漏失，产液量和泵效降低，而流压相应升高。由于热洗后结蜡将被解除或缓解，因此通过对几个热洗周期之内的上述生产数据的变化规律分析，可了解到结蜡的状况，从而确定合理的热洗周期或其他清防蜡方式的应用与调整。

4、油井供液潜力分析

在泵况问题搞清后，要进行油井供液潜力分析，分析的切入点是流压和泵效。

在泵况正常的前提下，如果流压高（沉没度大），泵效低，说明油井供液潜力大，但供排关系失调，油井有挖潜能力应及时安排合理挖潜；如果流压低（沉没度小），泵效低，说明油井供液能力差，应当及时采取调参等措施平衡供排关系，提高油井流压（沉没度）和泵效，同时要根据油层静压的高低，考虑强化注采平衡和压力平衡方案的制定与实施。

5、含水分析

对油井的单井分析，要分析含水的变化，通过分层数据和测试资料，以及油井连通情况和相关水井的注水情况，找到含水变化的原因，以便采取有效措施控制含水，把举升设备与能耗有效地用来举油而不是进行水的注入采出循环。

（三）抽油机井生产工况分析

及时准确地了解有杆泵抽油系统(包括地面设备、井下工具和抽油井本身)的工作情况，明确油井生产所存在的问题，是抽油机井动态工况管理工作的重要内容，也是油井各项措施安排的依据。只有对油井生产状况作出可靠的认定，才有可能提出合理的治理措施。

在完成油井工况控制图分区宏观分析基础上，下一步就是主要围绕油井产液量、含水率、泵效等直接反应油井生产情况变化的生产数据，综合其他资料、数据开展抽油机井工况分析工作。当然，对于异常井的随时判断、分析是不能局限于工况控制图基础之上，而应当随时进行。

1、示功图分析口诀——落实泵况

功图虽只四条线，横程竖载不简单；

理论功图正四方，实际功图向右偏；

右上尖，左下圆，固定凡尔未座严；

右上圆，左下尖，游动凡尔空中悬；

气体影响卸载缓，供液不足刀把弯；

自喷杆断油管漏，一条黄瓜横下边；

泵遇砂卡狼牙棒，油稠蜡重肥而圆；

横线外凸泵筒弯，上挂下碰戴耳环；

上右下左黄瓜悬，定是柱塞卡筒间；

苦学攻克识图关，管好油井定不难。

示功图分析是油井生产工况分析的基础。

2、液量变化分析

（1）产液量降低——加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化：

①、落实回压与流程，管线冻堵、穿孔、闸门损坏则及时处理，恢复油井产量；

②、现场憋压落实井筒状况，测示功图与液面，是否与憋压情况一致：

A、是杆断（脱）井，有必要则碰泵进一步落实，并结合油井历史作业监督描述资料和该井检泵周期的长短，确定打捞或维护上作业；

B、是管漏，要结合功图与液面回升的变化情况落实判断，并根据产液量变化大小合理安排上作业；

C、是泵漏的油井，要结合功图与液面回升的变化情况落实判断，先安排洗井或碰泵，再考虑维护作业；上挂下碰的情况则要及时调整油井防冲距；

D、筛管堵塞造成油井供液不足的油井，要进一步落实液面和油井沉没度，以确定是底部筛管或尾管堵塞，先安排洗井再考虑维护作业；

E、是气体影响的油井，要落实套压，合理释放套压和下调冲次，不能达到预期效果则适当下调防冲距或安排洗井处理；

F、是油层原因造成供液不足的油井，一方面要及时优化调整油井生产参数，提高油井沉没度，提高泵效。另一方面，要分清是因作业污染导致供液能力差，还是油层本身能量不足造成的。对于前者要及时采取酸化解堵等工艺措施消除污染恢复产能；对于后者则要采取相应的能量补充措施尽快恢复地层能量，提高油井产能，例如压裂、注采井网完善与调整、注水井调配等。

G、是水井调配结果的影响，导致油井产液量降低，要落实清楚对应注水井的调配情况，并及时合理调整注水量；

H、结蜡井，要根据热洗周期，及时对比油井上下行电流和功图、载荷变化加以判断，并确定是否应该进行热洗或采取其他清防蜡措施；而对于热洗周期制定不合理的油井则应及时调整制定合理的热洗周期；

I、出砂井，则要根据油井液量降低的多少结合动液面、功图的变化，判断是砂埋油层还是出砂导致泵漏，以采取作业或洗井、碰泵等不同措施；

J、结垢井，则要及时落实近期添加阻垢剂管理是否正常，不正常则要安排碰泵或酸洗等措施排除结垢造成的泵漏问题，措施不见效则及时安排作业维护，并做好管杆泵结垢状况作业监督描述，开作后及时恢复加药管理工作。

（2）产液量升高——加密量化，核实产量，确定产液量是否发生变化：

①、验证含水率是否上升、测液面落实是否回升，然后落实水井找原因，并及时合理调整注水量；

②、如果是注采调整方案实施的结果，那么在井组中注水井按照方案调整注水量而对应油井开始见效后，则应考虑及时调整油井挖潜措施，例如调参或改变举升方式等，但都应以控水稳油为评价标准；

③、井组内是否有工艺措施施工井，如果受工艺施工井的干扰则要及时将情况逐级反应，确保该井正常生产和工艺施工井的措施质量；

④、井组内或边邻井是否有停产井，尤其要注意非井组内的边邻井的干扰与影响，为井组对应关系的确定或井组重新划分，以及下一步措施治理提供依据。

⑤、对于出砂井，液量突然增加，要在上述分析基础上及时查找原因，并合理调整产液量，以防造成油井出砂导致躺井。

（3）含水率发生变化

①、落实调参措施是否制定合理，是否因放大生产压差而导致含水率迅速上升；

②、根据油井连通情况和相关水井的注水情况，落实是否存在油井干扰或注水井调配导致含水率上升，并采取相应措施；

③、含水率上升很快的井，如果分层情况清楚，已找到问题所在且井筒条件允许，应考虑堵水措施或根据注采系统情况采取注水井调整配注量措施。

④、对于含水率下降的油井，一方面要重点加密对含水资料的落实，一方面也要从参数调整、注水调整、井间干扰等方面注意分析与对比，明确含水率下降原因。

五、自喷井生产工况分析

（一）工况分析常用生产数据和资料

日产液量、日产油量、含水、气油比、套压、油压、回压、井口温度；油层物性、自喷管柱图、原油物性资料，尤其是含蜡量、析蜡点、凝固点，以及胶质、沥青质含量等参数。

（二）自喷井生产工况分析

1、油压的变化分析：

除地层压力发生变化而引起自喷井油压变化外，在日常油井管理中，常见有以下几种情况：

（1）由于各种原因(油管中结蜡、原油严重脱气、含水升高)增加了井筒中的流动阻力或加大了液柱重力都会使油压降低；

（2）地面管线结蜡、冻堵、井口闸门损坏，回压升高使油压增加；

（3）油嘴换大，油压减小；油嘴换小，油压增加；

（4）油井间喷，在停喷时间段到来之前油压逐步降低。

2、套压的变化分析
针对油套连通(没有封隔器或封隔器失效的井)套压的变化基本上可反映流动压力的变化。

（1）换小油嘴油压上升、流动压力升高，这时套压上升；反之，套压下降；

（2）油层存在堵塞使套压下降；

（3）油管中结蜡，油压下降的同时，套压、流动压力升高，产量下降；

（4）地面管线结蜡或冻堵，回压升高，套管压力上升，产量下降；

（5）流压低于饱和压力，油套环形空间原油严重脱气，则套压会迅速上升，长时间连续释放套管气，会造成环套结蜡，加剧套压的降低；

（6）油井间喷，在停喷时间段到来之前套压随油压逐步降低。

六、螺杆泵井生产工况分析

目前螺杆泵井的生产工况诊断主要依靠产量、动液面和电流等参数进行经验分析，一些专用的光杆扭矩、轴向力载荷测量装置的应用还未普及，系统诊断的理论研究比较缺乏，主要存在以下几个问题：

（1）缺少对系统工况的明确定义；

（2）缺少对系统工况的定量描述；

（3）缺乏对举升系统的整体评价；

（4）急需建立螺杆泵井系统诊断模型，运用系统诊断软件对螺杆泵井运行工况进行分析。

（一）常用生产数据和资料

1、日常生产数据资料：日产液量、日产油量、含水、气油比、回压、套压、井口温度等；

2、产出液物性资料：含砂量、含蜡量、凝固点；

3、管柱等资料：管柱图、工作制度、泵效、泵挂深度、动液面、沉没度（流压）、静液面（静压）；

4、日常管理资料：电流、转速、（扭矩）、（轴向力）、作业监督描述资料；

5、井组相关资料：对应的注水井配注量、实际注水量、调配动态变化等数据资料。

（二）螺杆泵井生产工况分析

目前，螺杆泵井日常生产工况分析最直接的常用参数有6个，即：产液量、动液面、工作电流、转速、扭矩和轴向力。其中：产液量代表了生产参数；动液面则是表征产液量和地层供液关系的参数；电流、转速、扭矩和轴向力则是抽油设备的工作参数。

下图1是对螺杆泵井常见工况类型的划分。其工况类型总体分为正常和故障两种，根据故障发生部位的不同，又将故障工况类型分为井下泵、抽油杆、油管三类，细分为9种工况类型。

大庆油田螺杆泵井系统工况类型的定义

1、正常工况

油井产液量、动液面、工作电流等生产参数在正常范围，系统运行稳定，按照日期前后不同对比，参数没有大幅度波动；运转过程中，工作扭矩和轴向力为平稳直线，在正常范围内。

2、抽油杆断脱

具体表现为：在短期内，泵效大幅度下降，产液量明显降低；动液面迅速上升；电流下降甚至接近空载电流；停机无反转现象。扭矩和轴向力或者为平稳直线，或者为周期波动曲线，但由于缺少了井下泵的工作扭矩，和液压力对转子产生的轴向力，因此其值都要小于正常范围。

抽油杆断脱主要原因：

（1）油井结蜡未能及时定期热洗，造成蜡卡杆扭矩增大；

（2）螺杆泵砂卡，造成杆扭矩增大；

（3）蜡卡、砂卡时，过载保护失灵或保护值过高、保护时间设置过长；

（4）下泵深度过大，抽油杆扭矩超出其额定扭矩；

（5）油稠、出砂、结蜡，长时间停井恢复开井未作前期处理，导致扭矩增大；

（6）防反转装置失灵，造成停机时抽油杆高速发转卸扣。

3、螺杆泵漏失——泵效必须大于30%

具体表现形式为：产液量、泵效逐渐下降，油井憋压不起压；动液面逐渐上升；电流逐渐下降。由于漏失量加大，泵扭矩低于正常范围；由于液压力产生的轴向力下降，轴向力低于正常范围，但仍大于杆柱在采出液中的重量。

螺杆泵漏失主要原因：

（1）长期运转，定子橡胶磨损漏失；

（2）定子和转子的过盈量选择偏小而漏失。

4、定子溶胀

由于采出液或井筒添加剂的作用，使定子橡胶发生化学变化溶胀，造成定转子过盈增加，泵效和动液面正常，泵效可能会略有增加；电流增加；由于过盈大，定转子的扭矩增加，因此光杆扭矩增加，超过正常范围，严重时会造成定转子抱死。

5、定子脱胶

定子脱胶是由于定子粘接强度不够造成。

表现形式为：产液量、泵效急剧下降；动液面上升；电流下降并波动；脱胶时，光杆扭矩下降很大。另外，由于脱胶后定转子之间发生不规则摩擦，光杆扭矩会出现不规则波动。液压力产生的轴向力为零，因此，光杆轴向力低于正常范围，但仍高于杆柱在采出液中的重量。

6、油管漏失或脱落

工况表现为：产液量、泵效下降；动液面上升，有油套连通特点；工作电流下降。由于泵工作压差减小，光杆扭矩低于正常范围，液压力产生的轴向力减小，光杆轴向力略低于正常范围，但仍高于杆柱在液体中的重量。

抽油杆断脱主要原因：

（1）油管锚失效，停机时造成泵上部油管倒扣松动漏失，甚至倒扣脱落；

（2）管杆偏磨，油管本体或丝扣位置被磨透；

（3）作业时油管扣未上紧；作业时油管扣已损坏未被检查出。

7、结蜡、蜡卡

油井管柱结蜡是一个渐变过程，当油管内结蜡严重时，过流面积减小，导致泵效下降，产液量下降；动液面上升；杆管之间由于结蜡导致不均匀摩擦，电流明显上升，扭矩值明显高于正常范围，并且有不规则波动；而轴向力比正常值偏低。

当油管被结蜡严重堵塞时，电机运转困难，出现皮带打滑或连续断带现象，甚至光杆与光杆卡子打滑，停机复开无法启动。

当出砂严重导致砂卡时，会出现上述类似现象，但其渐变过程可能相对较短。

8、工作参数偏低——沉没度偏大

工作参数偏低时，油井流入能力大于流出能力，供排关系不平衡。具体表现为泵效较高（甚至大于100%），动液面很浅或在井口，电流偏低，光杆扭矩低于正常范围，轴向力比正常值偏低。

9、工作参数偏大——沉没度偏小

油井流出能力大于流入，同样是供排关系不平衡。具体表现为泵效较低，动液面很深，沉没度很小甚至接近泵吸入口。电流偏高，光杆扭矩高于正常范围，轴向力高于正常范围。当泵效低于20%时，由于供液能力差，螺杆泵相应的适应变化能力差，因此极易导致烧泵的后果。

应当注意泵效必须大于30%，否则会很快导致烧泵。

油井——不论是抽油机井、螺杆泵井、电泵井，还是自喷井，都可以根据日常生产资料、生产数据的统计分析，总结出一套工况分析方法。

所以，工作中需要我们勤于观察与思考、勤于总结与分析归纳，并在工况分析实践工作中再去不断修正和完善，只有如此油井工况分析工作才能得到进一步的发展和提高。

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