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高回压油井的影响因素及对策

发表时间：2021/4/14 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：夏红新赵敏张贵华

[导读] 油井高回压是困扰油田生产安全平稳运行的一个重要因素，通常会引起产量下降、成本上升、作业风险增加等一系列连锁反应。为了有效降低高回压带来的不利影响，本文主要就高回压产生的原因、高回压造成的后果（影响）、高回压治理措施进行阐述。

山东东营中石化胜利油田分公司孤东采油厂采油管理五区夏红新赵敏张贵华 257000

摘要：油井高回压是困扰油田生产安全平稳运行的一个重要因素，通常会引起产量下降、成本上升、作业风险增加等一系列连锁反应。为了有效降低高回压带来的不利影响，本文主要就高回压产生的原因、高回压造成的后果（影响）、高回压治理措施进行阐述。最后得出管道内径和井口出油温度对井口回压的影响最明显，其次为含水率，日产液量和集油距离最不明显。因此为防止因井口回压高而影响油田的正常生产，可以通过辅助掺热水流程来提高井口出油温度，降低井口回压，提高生产效率。
关键词：黏度；压力；治理措施
        引言
        井口回压主要取决于集输过程中的管线摩阻损失，管路的摩阻损失与流动介质的黏度有着直接的关系，黏度越高则管线摩阻就越大，原油黏度与温度、含水及压力等关系较大。油、水混合物的黏度随着温度的降低而升高，随着压力的升高而升高。北部过渡带水驱油井因集输半径增大及回油温度低，导致部分井掺不进水，因此油井回压升高。聚驱油井因单管流程无掺水和热洗流程，含水低，回油温度低，混合液黏度随之增加，导致单管集油油井回压高。
        一、油井高回压的影响因素
        经地层产出的油气水混合液，从井口至站内所需要的压力称为井口回压。井口回压主要由集油管道中多相流流动的压力变化影响，而影响多相流管道压力下降的主要因素包括：产出液的性质（即产出液的含水、油、气、蜡等）；铺设管道周围的地形以及站内的系统压力和管道的传热条件等。通过现场测试胜利油田某区块地面集输系统，然后分析归纳出影响回压的高低主要因素分为以下3类。第1类：产出液的物性参数（油气水混合液密度、黏度等相关参数）。第2类：管道参数（包括管长和管道内径等）；第3类：产出液的性质（日产液量、原油组分和含水率等）；其中产液量的高低主要对油气水混合液的流速造成一定的影响，而含水率的变化可以影响介质的密度、黏度等。在现场实际情况中，油气水三相流情况下的计算模型十分复杂，现将原油和水视为液相，使多相流简化为两相流计算模型。在不考虑地形变化以及管道走向的前提下，即忽略管线倾角的影响，可以将井口回压的影响因素进一步提炼为：（1）油水混合液的流量。通过流量的变化主要影响气相流速和液相流速；流量的变化通过油井产液量进行判断分析；（2）水力摩阻系数。水力摩阻系数不仅与产出液物性有关，还会受到含水率和井口出油温度的影响。（3）管道内径与管长的变化。管道内径的变化主要受凝油黏壁的影响；管长的变化主要由集油距离的长短进行分析。
        二、高回压对油井的影响
        1、抽油杆管变形使产液量减小。抽油杆、油管在外力的作用下会发生弹性变形，根据虎克定律，当应力不超过比例极限时，杆件的伸长与拉力和杆件的原长成正比，与横截面面积成反比。由于井口回压增加，使泵活塞的有效冲程减小。
        2、增大抽油泵漏失量。从抽油泵静止条件下的漏失公式可以得出：当井口回压上升时，漏失量增大。
        3、抽油机消耗电能增加。当井口回压增大0.1MPa时，井筒内有流体要克服井口阻力做功。由于受抽油机机械效率及电动机电能转化为动能的效率的影响，实际消耗的电能要大于理论值。
        4、延缓了油管内流体流动形态的出现。油气混合物在油管内的形态一般分为泡流、段塞流、环流及雾流。由于井口回压的增大，使油管内压力不断上升，流体中的天然气分离时间延迟，各阶段的流体形态也不断后推，降低了溶解气分离时的气举效果，增加了杆、管的负荷。
        5、加大抽油杆的交变载荷。井口回压对悬点产生的载荷，其性质与油管内液体产生的载荷相同。上冲程时增加悬点载荷，下冲程减轻抽油杆柱的重量。

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随着回压的升高，抽油机最大载荷增大，最小载荷下降，功图做功面积大大增加。当回压持续升高时，最大载荷上升越来越快，最小载荷下降速度也不断加快，导致抽油杆的交变载荷越来越大，这个过程易造成抽油机的杆、管断脱。
        三、油井高回压治理措施
        现以胜利油田某采油厂部分区块所辖100口试验井为代表，通过对比平均井口回压与日产液量、含水率、井口出油温度、集油距离及管径之间的关系，进而对比分析油井高回压的主要原因。分析年季节最高管道埋深处温度与年季节最低管道埋深处温度的情况下，得到以下结论：
        1、在日产液量水平较低的情况下，井口回压较高。产生该现象的原因：由于油井的日产液量水平较低，未能达到当下的最小安全流量界限，此时易在管壁处形成凝油，迫使井口回压升高。随着日产液量水平的上升，平均井口回压由下降的趋势。
        2、在采出液的含水率较低的情况下，井口回压较高。产生该现象的原因：由于水相的组分较低，增加了油相的体积分数，黏壁几率上升，且含水率越低，油水混合液的黏度越大，使得凝油速率加快，油井平均井口回压上升。尤其是当油井采出液的含水率在转相点附近，并且含聚使体系乳化严重，黏度增大，凝油速率也会加快，在井口产生高回压。
        3、在井口出油温度较低的情况下，井口回压较高。产生该现象的原因：当井口出油温度低于原油凝点的情况下，油壁间温差对凝油的形成影响很弱，此时油温越低，凝油现象越显著，井口回压升高；若井口出油温度高于原油凝点时，油壁间温差对集输过程中凝油的形成有了显著的影响，即温差越大，凝油现象越明显，井口回压升高。但油温越高，凝油现象越弱。
        4、在集油距离较长的情况下，井口回压较高。产生该现象的原因：集油距离较长，油水混合液在管道流动过程中的沿程摩阻增大，导致凝油粘壁的发生，致使井口高回压的产生。
        5、在管道内径较小的情况下，井口回压较高。当管道内径大于某一值时，平均井口回压变化较小；当管道内径进一步减小时，平均井口回压将大幅度增加，即管道内径的减小会产生高回压。
        选取其中20口试验井进行分析，对比20口试验井回压数据分析可知，管道内径为66mm的集油管道较管道内径为72mm的集油管道更易发生井口高回压现象。对比分析井口回压大于1.25MPa的试验井数据可知，井口出油温度普遍较低。井口出游温度低，混合液黏度大，在集油管道内易产生凝油使管道内流通面积减小，进而导致井口回压升高，所以可以通过扩建辅助掺热水流程或在井口添加降黏剂来保障集输工艺运行的安全。对比分析6/7号试验井、14/15号试验井可知，其他因素相当时，含水率较低的井在井口更易发生井口高回压现象。含水率低，油水混合液黏度较大，所以可以通过掺水流程改善因含水率低引起的井口高回压现象。
        结论
        在对油田现场调研和理论分析后，得到产生井口高回压的主要因素有：产出液的产液量、含水率、井口出油温度、集输距离和管道内径。而管道内径较小的集油管道更易在井口产生高回压。解决井口高回压的问题要从井口出油温度为切入点，可以通过辅助掺热水流程，降低管输过程中因凝油导致的有效流通面积的减小，进而解决井口高回压。
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作者简介：孔琳，女，山东东营市人，汉族，大学专科学历，信息化高级工，研究方向为油气田开发工作。