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[摘 要]抽油井生产系统是由地层、井筒和抽油设备（机-杆-泵系统）所组成。油层工作可用IPR曲线来描述；在井筒中从井底到井口的流动服从多相垂直管流规律，机-杆-泵是用来向井下提供能量的，它自身组成的机械力学的复杂动力学系统，可以通过正确地选择抽汲参数来控制、调节油井生产。机-杆-泵系统的工作参数与工作状况直接决定着油井的产量，只有该系统与油层生产能力相适应时，才能既获得较高的产量，又使设备在高效率下安全工作。
[关键词]抽油机，生产系统；参数优化；工况管理
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
由于地层、井筒和抽油设备在油井生产过程中具有不同功能和各自的工作规律，但他们又同处于一个系统中，从而构成了相互联系相互作用的有机整体。因此，抽油井的设计必须以生产系统为对象，以各自系统之间的协调为基础，以油层生产能力为依据，采用系统分析方法来进行抽油机井参数优化设计。同时，正确地设计抽汲参数，充分发挥地层和抽油设备的潜力，也是抽油井科学管理的一项重要指标。
1 抽油机井参数优化设计技术的理论和方法
⑴节点系统和抽油协调
节点分析方法已广泛地应用于各种方法的生产设计，它们所涉及的主要是流体力学（管流）及机械力学问题，而常规有杆抽油系统还涉及到机-杆-泵系统的运动学、动力学的问题，特别是抽油杆柱的动力学问题。因而，与其它采油方式的油井相比，对抽油井采用系统分析方法进行设计更为复杂，只有正确地设置节点和选取求解点才能对有杆泵油井的生产系统做出合理的设计。
节点系统的对象是整个油井生产系统，在本项研究中将该生产系统划分如下：
①Pr：油藏平均压力
②Pwf：井底流压
③P1：泵吸入口处压力
④P2：泵排出口处压力
⑤P3：油压
⑥P4：回压
油層、井筒-抽油设备的协调和衔接条件为：
①油层生产的液量、井筒排出的液量和泵排量三者相同（质量）；
②流体从油层流到井底时所剩余的压力Pwf等于井筒流动的起始压力，从井底到泵吸入口处时所剩余的压力等于泵的吸入口处压力P1；
③泵排出口处的压力P2与井口油压和油管中流体所造成的压力相平衡。
⑵抽油机井生产设计时下泵深度的确定：
从机-杆-泵系统来看，油井产量直接取决于泵排量，而泵排量不仅与使用的泵径、冲程、冲数及抽油杆柱的结构有关，而且与下泵深度及泵吸入口处压力有关，因此，要想获得规定或希望的产量，就必须正确地确定上述各抽汲参数。
从地层方面来看，在规定产量下，根据油井流入动态关系（IPR）曲线，其井底流压是一定的，并且在此产量下，流体沿井筒上升的压力分布由多相垂直管流规律所决定的，因此，在下泵深度处的压力能否满足泵所要求的泵吸入口压力，将直接影响泵的实际排量，从而影响油井的产量。下泵深度过小或过大都是有限制的。所以抽油系统的设计，首先必须根据产量合理确定下泵深度，然后确定抽油参数、设计抽油杆柱和计算抽汲工况指标。
在一定气油比下，泵吸入口处的压力直接影响泵的充满程度。
在本软件中，根据泵吸入口处的压力或泵的充满程度，来确定下泵深度，这样具有较大的灵活性，用户可根据现场的实际经验或现场生产的统计结果，来确定较为合理的下泵深度。
⑶常规有杆泵抽油生产动态模拟器
常规有杆泵抽油生产动态模拟器模拟的是油层-井筒-机、杆、泵所组成的有杆泵抽油生产系统，在选定不同机型的条件下，以泵口处为系统求解点，采用系统分析方法求解油井的最大可能产量，及其相应的抽汲参数，其设计步骤如下：
①根据IPR曲线选定的产液量，计算井下压力分布及井底流压所对应的动液面深度。
②选择适当的抽油机、泵型及抽汲参数
③根据充满系数确定下泵深度。
④根据多相垂流计算井筒中的压力和温度分布。
⑤设计抽油杆柱。
⑥计算平衡、扭矩和功率。
⑦存储参数优选结果。
2 抽油井工况管理技术
抽油井工况管理技术的理论和方法
抽油井工况管理图是根据油井产生和管理的需要而提出的一种检查抽油井工况的直观方法。其特点是能宏观地反映抽油井供液能力和机械设备排液能力的匹配情况、机械设备（泵）的效率以及油田区块管理水平。通过抽油井工况管理图可以把油田区块的抽油井按其工况参数选择的好坏和泵的磨损程度分成几大类，然后用单井泵效分析图分析其原因，可以粗略地对油井的工况进行诊断，指出挖潜增产方向，为生产管理和选择增产措施提供理论依据，并可清楚地看出哪些井存在问题。
⑴抽油井工况管理图
抽油井的工作状况工况反映了管理水平，其最重要的一个工况指标是泵效。影响泵效的因素很多，主要有：泵吸入口压力、饱和压力、泵口温度、泵的余隙、下泵深度、泵径、杆径、含水、泵的磨损程度等。其中泵的吸入口压力影响最大。考虑到用两维的平面图来表示抽油井的工况，通过无因次化处理，选用效核的泵效为横坐标，沉没度与下泵深度之比为纵坐标（沉没度反映了泵吸入口压力）。其它影响因素在同一油区块内差别不大，对泵效的影响通过效核泵效来消除。
抽油井工况管理图把抽油机井的工况分为优秀合格区、断脱漏失区、待落实区、参数偏小区和供液不足区。把油田区块中每口抽油机井其按工况标在图上，可以直观地知道哪些井处在合理工作状态，哪些井有潜力，哪些井有问题。
①优秀合格区：参数合理，泵工作良好，系统效率高。对该区内的井应加强日常管理，使其长期保持正常生产。
②断脱漏失区：沉没度高，泵效低，主要原因是泵磨损严重或泵工作不正常，如结蜡、气体影响严重、凡尔漏失等，也可能有油管漏失或抽油杆断脱等现象。该区内的井应进行诊断和综合分析，弄清泵效低的原因，制定检泵作业措施，使这些井恢复正常生产。
③供液不足区：沉没度低、泵效低，主要是地层供液不足，抽汲参数偏大。需要对油层采取酸化、压裂等改造措施，加强注水，或将抽汲参数调小，加大下泵深度等使地层供液与设备排液能力相匹配。
④参数偏小区：沉没度高，泵效高，说明地层供液还有潜力，相对地抽油系统的参数偏小。这些井是挖潜增油的主要目标井，增大抽汲参数可增加油井产量。但泵效相应地要降低一些。
⑤待落实井：沉没度与泵效不协调。主要是计量或测试资料不准。应核实产量、动液面，消除虚假资料后，这些井就进入相应区。
⑵抽油井井数按不同参数的分布图
抽油井工况管理图是用两维的平面图来反映油井的工作情况，这要求区块中各油井的参数值相差不大。不同参数的井数分布图，反映了区块中油井各参数值的均匀情况。该软件可绘制按泵径、产液量、含水、泵效、流压、沉没度、泵深的油井井数分布图。分部图中井数集中在某一值且呈正态分布，说明由该区块数据做的抽油井工况管理图准确性高。否则，分布图中井数分散，说明由该区块数据做的抽油井工况管理图准确性差。此外，有抽油井井数按不同参数的分布图也可以直观地了解该区块的大致情况。
⑶单井泵效分析图
单井泵效分析图是用来具体分析泵效低的原因。把泵效损失分成冲程损失、气体影响损失、漏失损失和体积变化损失四项，用扇面图来表示，可清楚地看到不同损失对泵效的影响，并可由此确定提高泵效的措施。
抽油井工况管理图中横坐标采用校核泵效，其目的是为了消除各井参数不同造成的影响。因图中界线是由区块平均参数计算得到，各井参数与平均参数存在差异，通过校核泵效可使各井落在相应的区。
3 结束语
应用抽油机工况管理措施，可有效提高注采对应率，提高地层供液能力，协调注采关系，提高油井产液能力，进而提高油井产量，改善了有关开发指标，为其他同类型区块应用抽油机工况管理措施改善开发效果提供了有益的经验和借鉴。
[关键词]抽油机，生产系统；参数优化；工况管理
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
由于地层、井筒和抽油设备在油井生产过程中具有不同功能和各自的工作规律，但他们又同处于一个系统中，从而构成了相互联系相互作用的有机整体。因此，抽油井的设计必须以生产系统为对象，以各自系统之间的协调为基础，以油层生产能力为依据，采用系统分析方法来进行抽油机井参数优化设计。同时，正确地设计抽汲参数，充分发挥地层和抽油设备的潜力，也是抽油井科学管理的一项重要指标。
1 抽油机井参数优化设计技术的理论和方法
⑴节点系统和抽油协调
节点分析方法已广泛地应用于各种方法的生产设计，它们所涉及的主要是流体力学（管流）及机械力学问题，而常规有杆抽油系统还涉及到机-杆-泵系统的运动学、动力学的问题，特别是抽油杆柱的动力学问题。因而，与其它采油方式的油井相比，对抽油井采用系统分析方法进行设计更为复杂，只有正确地设置节点和选取求解点才能对有杆泵油井的生产系统做出合理的设计。
节点系统的对象是整个油井生产系统，在本项研究中将该生产系统划分如下：
①Pr：油藏平均压力
②Pwf：井底流压
③P1：泵吸入口处压力
④P2：泵排出口处压力
⑤P3：油压
⑥P4：回压
油層、井筒-抽油设备的协调和衔接条件为：
①油层生产的液量、井筒排出的液量和泵排量三者相同（质量）；
②流体从油层流到井底时所剩余的压力Pwf等于井筒流动的起始压力，从井底到泵吸入口处时所剩余的压力等于泵的吸入口处压力P1；
③泵排出口处的压力P2与井口油压和油管中流体所造成的压力相平衡。
⑵抽油机井生产设计时下泵深度的确定：
从机-杆-泵系统来看，油井产量直接取决于泵排量，而泵排量不仅与使用的泵径、冲程、冲数及抽油杆柱的结构有关，而且与下泵深度及泵吸入口处压力有关，因此，要想获得规定或希望的产量，就必须正确地确定上述各抽汲参数。
从地层方面来看，在规定产量下，根据油井流入动态关系（IPR）曲线，其井底流压是一定的，并且在此产量下，流体沿井筒上升的压力分布由多相垂直管流规律所决定的，因此，在下泵深度处的压力能否满足泵所要求的泵吸入口压力，将直接影响泵的实际排量，从而影响油井的产量。下泵深度过小或过大都是有限制的。所以抽油系统的设计，首先必须根据产量合理确定下泵深度，然后确定抽油参数、设计抽油杆柱和计算抽汲工况指标。
在一定气油比下，泵吸入口处的压力直接影响泵的充满程度。
在本软件中，根据泵吸入口处的压力或泵的充满程度，来确定下泵深度，这样具有较大的灵活性，用户可根据现场的实际经验或现场生产的统计结果，来确定较为合理的下泵深度。
⑶常规有杆泵抽油生产动态模拟器
常规有杆泵抽油生产动态模拟器模拟的是油层-井筒-机、杆、泵所组成的有杆泵抽油生产系统，在选定不同机型的条件下，以泵口处为系统求解点，采用系统分析方法求解油井的最大可能产量，及其相应的抽汲参数，其设计步骤如下：
①根据IPR曲线选定的产液量，计算井下压力分布及井底流压所对应的动液面深度。
②选择适当的抽油机、泵型及抽汲参数
③根据充满系数确定下泵深度。
④根据多相垂流计算井筒中的压力和温度分布。
⑤设计抽油杆柱。
⑥计算平衡、扭矩和功率。
⑦存储参数优选结果。
2 抽油井工况管理技术
抽油井工况管理技术的理论和方法
抽油井工况管理图是根据油井产生和管理的需要而提出的一种检查抽油井工况的直观方法。其特点是能宏观地反映抽油井供液能力和机械设备排液能力的匹配情况、机械设备（泵）的效率以及油田区块管理水平。通过抽油井工况管理图可以把油田区块的抽油井按其工况参数选择的好坏和泵的磨损程度分成几大类，然后用单井泵效分析图分析其原因，可以粗略地对油井的工况进行诊断，指出挖潜增产方向，为生产管理和选择增产措施提供理论依据，并可清楚地看出哪些井存在问题。
⑴抽油井工况管理图
抽油井的工作状况工况反映了管理水平，其最重要的一个工况指标是泵效。影响泵效的因素很多，主要有：泵吸入口压力、饱和压力、泵口温度、泵的余隙、下泵深度、泵径、杆径、含水、泵的磨损程度等。其中泵的吸入口压力影响最大。考虑到用两维的平面图来表示抽油井的工况，通过无因次化处理，选用效核的泵效为横坐标，沉没度与下泵深度之比为纵坐标（沉没度反映了泵吸入口压力）。其它影响因素在同一油区块内差别不大，对泵效的影响通过效核泵效来消除。
抽油井工况管理图把抽油机井的工况分为优秀合格区、断脱漏失区、待落实区、参数偏小区和供液不足区。把油田区块中每口抽油机井其按工况标在图上，可以直观地知道哪些井处在合理工作状态，哪些井有潜力，哪些井有问题。
①优秀合格区：参数合理，泵工作良好，系统效率高。对该区内的井应加强日常管理，使其长期保持正常生产。
②断脱漏失区：沉没度高，泵效低，主要原因是泵磨损严重或泵工作不正常，如结蜡、气体影响严重、凡尔漏失等，也可能有油管漏失或抽油杆断脱等现象。该区内的井应进行诊断和综合分析，弄清泵效低的原因，制定检泵作业措施，使这些井恢复正常生产。
③供液不足区：沉没度低、泵效低，主要是地层供液不足，抽汲参数偏大。需要对油层采取酸化、压裂等改造措施，加强注水，或将抽汲参数调小，加大下泵深度等使地层供液与设备排液能力相匹配。
④参数偏小区：沉没度高，泵效高，说明地层供液还有潜力，相对地抽油系统的参数偏小。这些井是挖潜增油的主要目标井，增大抽汲参数可增加油井产量。但泵效相应地要降低一些。
⑤待落实井：沉没度与泵效不协调。主要是计量或测试资料不准。应核实产量、动液面，消除虚假资料后，这些井就进入相应区。
⑵抽油井井数按不同参数的分布图
抽油井工况管理图是用两维的平面图来反映油井的工作情况，这要求区块中各油井的参数值相差不大。不同参数的井数分布图，反映了区块中油井各参数值的均匀情况。该软件可绘制按泵径、产液量、含水、泵效、流压、沉没度、泵深的油井井数分布图。分部图中井数集中在某一值且呈正态分布，说明由该区块数据做的抽油井工况管理图准确性高。否则，分布图中井数分散，说明由该区块数据做的抽油井工况管理图准确性差。此外，有抽油井井数按不同参数的分布图也可以直观地了解该区块的大致情况。
⑶单井泵效分析图
单井泵效分析图是用来具体分析泵效低的原因。把泵效损失分成冲程损失、气体影响损失、漏失损失和体积变化损失四项，用扇面图来表示，可清楚地看到不同损失对泵效的影响，并可由此确定提高泵效的措施。
抽油井工况管理图中横坐标采用校核泵效，其目的是为了消除各井参数不同造成的影响。因图中界线是由区块平均参数计算得到，各井参数与平均参数存在差异，通过校核泵效可使各井落在相应的区。
3 结束语
应用抽油机工况管理措施，可有效提高注采对应率，提高地层供液能力，协调注采关系，提高油井产液能力，进而提高油井产量，改善了有关开发指标，为其他同类型区块应用抽油机工况管理措施改善开发效果提供了有益的经验和借鉴。