第13章 油井生产动态模拟.ppt

第五章 油井生产动态模拟 1.有杆抽油井生产动态模拟 2.电潜泵井生产动态模拟 2.1 电潜泵井生产系统及模拟器框图 电潜泵的工作规律是由制造厂家提供的泵特性曲线（即泵排量Q与压头H、功率η和制动功率N的关系曲线）表示。 3.水力活塞泵井生产动态模拟 4.水力射流泵井生产动态模拟 5.气举井生产动态模拟 * * * * 1.1 有杆抽油井生产系统及模拟器框图 有杆抽油工艺技术配套程度高，管理技术易于掌握，适应能力强。抽油井生产动态模拟器是模拟油层—井筒—机、杆、泵所组成的有杆泵井的生产系统，是在选定不同机型的条件下，以泵口处为系统的求解点。采用系统分析方法，求解不同产液指数的油井在不同含水阶段的最大可能产量及其相应的抽汲参数。下图为有杆抽油模拟器计算框图。 在有杆抽油生产系统中，机—杆—泵系统设计计算较复杂，它不仅涉及多相流动和泵的工作理论，该系统的机械力学特性直接影响整个油井的生产动态。 机—杆—泵系统的机械力学特性（载荷、应力、平衡、扭矩、功率、活塞冲程及泵效等）计算方法较多，在模拟器中采用一套理论上比较完善、计算结果比较准确，又能充分发挥计算机快速计算优势的工况指标计算和组合抽油杆柱的设计方法。 机—杆—泵系统的工况指标主要包括：抽油机悬点最大及最小载荷、抽油杆柱各级断面的应力、活塞冲程、泵效、曲柄轴最大扭矩、电动机功率等。其中活塞冲程和泵效是直接影响油井产量的两个参数，而其它几项指标分别在不同方面反映了在某一泵深和产量下所要求的抽油设备的承载能力，为了能够充分利用抽油设备的举升能力，尽量发挥油井的潜在产能，已获得可能的最大产量，以上几项指标必须综合加以考虑。 1.2 主要计算模型 1）最大和最小载荷 C—下冲程动载荷修正系数，与抽油机的几何参数和泵的充满程度有关，在抽汲不含气液时，一般C=0.85—0.9(取决于所用冲程长度)。 2）抽油杆柱拉应力计算 在抽油杆柱设计和应力校核中采用API推荐的修正古德曼图，其许用应力计算公式为： 模拟器中抽油杆柱的设计采用应力范围正项等式不超过规定值两种方法，第J级抽油杆柱的应力范围比： 3）扭矩及功率计算 4）活塞冲程及泵效 活塞冲程： 当油管锚定时： 当油管未锚定时： 泵效： 曲柄轴最大扭矩： 电潜泵具有排量大、地面设备及向井下传递能量的方式简单等特点，常作为高产井及中、高含水期油井提高排液量以保持产油量的一种采油方式。 电潜泵井生产动态模拟器是模拟由油层、井筒和井下电潜泵机组所组成的生产系统。采用在给定井口回压条件下以泵口为求解点来选择使油井能获得最大可能产量时的电潜泵机组，以及计算电潜泵井生产时的压力、温度、功率、泵效及电耗等工况指标。 电潜泵井生产系统简图如： 电潜泵井生产模拟器计算框图 电潜泵井生产模拟器计算框图 在电潜泵井模拟器中储存有国内外使用的35种型号的电潜泵特性曲线，模拟器将根据利用IPR曲线选定的油井产液量，自动在推荐的高效率范围内选择合适的电潜泵。由于所提供的特型曲线是针对纯水的，而实际抽汲的都是含有一定自由气量的原油或含水原油，因此，模拟器将根据油层产出流体的性质对泵的特性曲线进行粘度和含气校正。 由于产出流体要流经不断产生热量的电机和数百级高速旋转的叶轮，电潜泵井下机组将对流体产生增温效应，从而影响电潜泵井内的流体温度分布及沿程压力损失。这种情况对高粘原油及高凝原油的生产和泵的选择在一定程度上产生有利的影响。模拟器中井筒流体温度分布计算中考虑了这种增温效应。 1）泵特性的粘度和含气校正系数 a.泵排量粘度校正系数 b.泵扬程粘度校正系数 c.轴功率粘度校正系数 2.2 主要计算模型 d.气体校正系数 气体校正系数是根据文献中介绍的实验结果用插值方法进行计算。 2）泵型选择和计算 a.泵型选择条件： ①机组外径满足套管尺寸的限制； ②在泵入口和排出口压力和温度下产出流体的平均流量在泵特性曲线的推荐使用范围内； ③在满足上述条件下，根据修正后的泵排量利用插值方法选配单级扬程最高的泵型。 b.选泵计算： ①根据利用IPR曲线选定的产液量计算井下压力分布，并且气液比不超过8—15%，当沉没压力超过规定值时，则选用带井下分离器的气锚，确定下泵深度后，利用多项垂直管流理论，计算泵入口和排出口压力，并计算出举升井液所需要的泵的有效总扬程。 ②根据有效总扬程分段，并逐段计算单级排量、扬程和功率。 ③各段的级数和泵内增温 ④泵功率、效率、级数和液体增温 ⑤泵出口温度 3）电潜泵井泵口以上流体温度分布 电潜泵井与自