1. 课程导入与问题界定

某油田采油队在月度生产分析中发现一口抽油机井的异常:该井日产液量由先前的约 18 t 下降到 11 t 左右,含水率基本稳定在 62%,动液面由 850 m 上升到 720 m,而抽油机冲程、冲次、泵径等地面参数并未调整。按地面参数估算的理论排量约为 24 t/d,实际产液量只有 11 t/d,泵效仅约 46%。现场第一反应往往是“泵坏了”,但检泵作业后更换了游动阀和固定阀,产量并未明显恢复。这说明:泵效低并不等于泵本身失效,它可能来自供液不足、气体影响、漏失、冲程损失或参数不匹配等多个环节。本课程要解决的,正是如何把“泵效低”这一笼统现象,拆解为可测量、可判断、可处置的具体原因。

一、泵效与充满系数的基本界定

抽油泵效(通常记为 η)是油井实际产液量与理论排量之比,反映井下泵在给定地面参数下把“应该抽出的液量”实际抽出多少。理论排量由泵径、冲程、冲次决定,常用简化式表达为:

Q理 = 1440 × (π/4) × D² × S × n × ρ × 10⁻⁶   (单位换算后常用工程式)
其中:D—泵径(m),S—光杆冲程(m),n—冲次(min⁻¹),ρ—井液密度(t/m³)
泵效 η = Q实 / Q理 × 100%

而充满系数 β 是泵筒在吸入过程中被液体充满的程度,即实际进入泵筒的液体体积与理论让出体积之比。泵效可进一步分解为充满系数、漏失系数、收缩系数与冲程损失系数的乘积关系。理解这一分解,是后续诊断的骨架:泵效是结果,充满系数是入口端的关键中间量。当动液面高、沉没度足够而泵效仍低时,问题往往不在“供液”,而在漏失、气体或冲程损失;当动液面深、沉没度不足时,充满系数下降通常是主因。

泵效异常的分解诊断框架 从“结果指标”逐层回溯到“可测原因” 泵效 η 偏低 实测产液量 ÷ 理论排量 充满系数 β 沉没度、供液能力 气液比、进泵阻力 漏失系数 阀球阀座磨损 泵间隙、油管漏 收缩系数 溶解气析出 温度、压力变化 冲程损失系数 抽油杆伸缩、管柱 弹性变形、结蜡 现场可采集的证据:示功图 · 动液面 · 产液量/含水 · 套压/回压 · 电流 · 井口温度 · 气液比 证据用于区分“供液不足型”与“漏失/气体/冲程损失型”低效 诊断目标:定位主控因素 → 选择对应措施 调参 / 加深泵挂 / 防气 / 检泵换阀 / 清蜡解堵

二、案例中的关键判断链

回到开头的案例。检泵后产量未恢复,说明阀漏失不是主因。此时应重点看两个证据:一是动液面上升到 720 m,说明地层供液能力相对充足、井筒液面较高;二是若示功图显示卸载线提前、载荷变化平缓,则更倾向于气体影响或冲程损失。进一步核算沉没度:若泵挂深度为 1200 m,动液面 720 m,则沉没度约 480 m,对常规稀油井而言供液条件并不差,因此“供液不足”可以初步排除。此时若井口套压偏高、气液比上升,则溶解气在泵入口析出占据泵筒空间,充满系数下降就成为合理解释。这一判断链的价值在于:不是凭经验猜,而是用动液面排除供液、用示功图区分气体与漏失、用套压和气液比佐证气体影响。

需要强调的是,上述数值为教学示例中的合理假设,用于说明判断逻辑,并非该井真实实测数据。实际诊断中,动液面、示功图、产液量应来自同一时间段的同步测试,否则结论容易失真。

三、本课程的任务框架与学习目标

围绕“泵效诊断与充满系数分析”,本课程将按“概念—测量—计算—判图—归因—处置”的逻辑展开,但不会把每一节都做成线性步骤。整体上要建立三种能力:

  • 会算:能根据泵径、冲程、冲次、产液量计算理论排量与泵效,并能估算充满系数的变化区间。
  • 会看:能读懂示功图的基本形态,识别供液不足、气体影响、阀漏失、冲程损失等典型特征。
  • 会判:能把动液面、沉没度、气液比、套压、电流等证据组织成一条自洽的判断链,给出主控因素和对应措施。
学习建议:每遇到一个低效井案例,先写出“理论排量—实际产液—泵效”三个数,再问两个问题:动液面是否支持供液充足?示功图是否支持漏失或气体?这两个问题能快速把诊断范围缩小一半。

四、常见误区与界定边界

初学者最容易犯三类错误。第一,把泵效低直接等同于泵故障,忽略供液与气体因素;第二,只看单次产液量,不看动液面与套压的同步变化,导致把地层供液下降误判为泵漏;第三,混淆泵效与充满系数,认为充满系数低就一定是沉没度不够,而忽略气体占据泵筒空间也会降低充满系数。界定边界同样重要:本课程聚焦有杆泵抽油系统的泵效与充满系数分析,不展开电潜泵、螺杆泵的专门诊断,也不替代完整的油藏动态分析。