稠油井空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺设计

稠油井空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺设计 摘要:针对鲁克沁稠油井筒流体流动困难、举升效果差的问题，进行了稠油、稀油及不同稠稀比时的混合物粘温关系实验，建立了不同稠稀比时的混合物粘度计算相关式，研究了空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺参数设计模型。研究和应用结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，掺稀油对鲁克沁稠油具有明显的降粘效果，所建立的空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺及举升参数设计模型具有较高的计算准确性。通过优化设计，平均单井系统效率提高了4.53%，平均单井产油量增加1.905t/d，累计增油3780t，取得了很好的开采效果。 关键词:稠油井;空心杆;掺稀;降粘;举升效率 中图分类号:TE345 鲁克沁油田是一个深层稠油油田，油层厚度为66.7m，孔隙度为27.3%，渗 -323透率为625×10μm，原油密度为956.0kg/m，50?地面脱气原油粘度为26778mPa.s，地层原油粘度为526mPa.s。针对油田原油井筒举升过程流动困难、油井举升效率低的特点，进行了不同稠稀比混合物粘温关系实验，得到了不同配比时的混合物粘温关系式，建立了稠油井采用空心杆掺稀油降粘的举升工艺设计模型，编制了相应的计算程序来优化抽汲参数及掺入参数，经现场应用，获得了较好的效果。 1 抽油机井空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺 图1为抽油机井空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺管柱示意图。被掺稀油在地面经过柱塞泵加压后，从油井井口通过空心杆注入，通过安装在空心杆上的掺液器进入油管，在杆管环空与地层产出液混合，混合物粘度明显降低后被举升到地面。 掺液入口 产液出口 空心杆 油管 掺液器 动液面 套管 抽油泵 油层 图1 抽油机井空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺管柱示意图 a 图2为抽油机井空心杆泵上掺稀油举升工艺参数设计框图，主要包括抽汲参数的优化、抽油设备的优选和掺稀参数的设计。在地面设备、抽汲参数、下泵深度和掺稀参数的组合上采用了枚举法，并把设计者或专家的经验融入方案的选择过程中。设计方案可多目标选择，包括“产量泵效权重法”、“定产量设计”和“举升效率法”，其中“产量泵效权重法”把产量和泵效作为优化目标，利用权重把两者结合起来作为目标函数，设置不同的权重就可以设计出兼顾两者或有所侧重的方案来。这样在计算过程中，各种参数的变化范围可以人为控制，使得选择的过程中不会漏过每一个可能的方案而计算时间又相对较短。与常规抽油井举升工艺参数设计计算相比较，主要是增加了掺入压力、掺入温度、掺入量、掺入深度的确定，这四个参数主要受地层产出流体的物性、空心杆内掺入流体流动阻力及 [1]杆管环空混合流体流动阻力的影响。 开 始 数据输入 抽油设备选择、抽汲参数、掺入参数(掺入量、掺入温度、 掺入深度、掺入压力)范围的确定 根据确定的范围组合成n个方案) i=0 i=i+1 动液面预测 油压 根据多相流相关式计算井筒油管内流体、油套环空油管内流体压力分布 中流体温度分布计算 泵排出口压力及掺液深度点油管内流体压力计算 根据掺入稀油单相流相关式计算地面掺稀油压力 抽油杆柱设计 举升工况指标的计算(载荷、功率、效率和产量等) N i>=n Y 确定优化设计目标 数据结果存储与输出 结 束 图2 抽油机井空心杆泵上掺稀油举升工艺参数设计框图 2 不同稠稀比时混合物粘温关系实验研究 在井筒举升工艺参数设计过程中，抽油杆和液柱间摩擦力、油管和液柱间摩 擦力及液体通过游动阀的摩擦力等主要取决于液体的粘度，混合物粘度计算准确与否直接影响抽油工艺参数设计的准确性，进而影响抽油机井举升效率的提高。为了准确计算不同掺入量时井筒中的混合物粘度，进行了不同稠稀比时混合物粘温关系实验研究，经多次实验分析，红莲油田的稀油对鲁克沁稠油具有显著的降粘效果(见图3)。通过回归分析，建立了稠油粘温关系、稀油粘温关系及不同稠稀比条件下的混合物的粘温关系相关式(见表1)，为提高举升工艺参数设计精度提供了保证。 1000000 100000 稠油10000稀油 稠稀比1:1 1000稠稀比1:0.8 稠稀比1:0.6 稠稀比1:0.4粘度(mPa.s)100稠稀比1:0.2 10 1 30405060708090 温度(?) 图3 不同稠稀比时混合物粘温关系曲线 表1 不同稠稀比时混合物粘温相关式 2稠稀比 相关式 相关系数(R) lnln(+1)=2.7162-0.1208ln(t) μ0.991 稠油 L lnln(+1)=2.6308-0.1489ln(t) μ1:0.2 0.9686 L lnln(+1)=2.4964-0.1608ln(t) μ1:0.4 0.9722 L lnln(+1)=2.3346-0.1618ln(t) μ1:0.6 0.9806 L lnln(+1)=2.3635-0.2215ln(t) μ1:0.8 0.9542 L lnln(+1)=2.2899-0.2247ln(t) μ1:1 0.953 L +1)=1.368-0.1505ln(t) lnln(μ0.9818 稀油 L 3 计算与应用分析 (1)鲁克沁油田油井工作状况分析 分析了鲁克沁油田10口井19井次的工作状况，结果表明，抽油机载荷利用率为69.71,~106,，平均载荷利用率为77.78%，其中玉西101井悬点最大载荷 ~90.36,，大于额定载荷，处于不安全工作状态;减速箱扭矩利用率为39.47,平均减速箱扭矩利用率为60.09%;电机功率利用率为15.29,~47.43,，平均电机功率利用率为33.47%;抽油杆平均应力范围比分别是42/30(mm)空心抽油杆为88.08%、36/23(mm)空心抽油杆为90.28%、36/24(mm)空心抽油杆为87.81%、36/25(mm)空心抽油杆为62.22%、34/23(mm)空心抽油杆为45.12%。 (2)计算模型验证 抽油机井悬点载荷是油井生产参数影响的综合指标，表2列出了悬点载荷计算值与实测值，并进行了误差分析。悬点最大载荷的平均相对误差为4.25%;最小载荷的平均相对误差为5.42%，表明计算模型具有较高的精度。 表2 抽油机井载荷计算对比结果表 最大载荷(kN) 最小载荷(kN) 序号 井号 日期 计算值 实测值 相对误差(%) 计算值 实测值 相对误差(%) 1 LU2-6 2004-4-2 109.34 108.19 1.05 64.48 69.41 7.65 2 LU2-6 2004-4-21 105.35 110.82 5.19 66.11 66.87 1.15 3 LU2-6 2004-5-6 106.07 107.6 1.44 66.19 67.89 2.57 4 LU1-4 2004-4-2 102.25 97.64 4.51 62.1 52.55 15.38 5 LU1-4 2004-4-21 101.58 106.59 4.93 62.48 65.29 4.49 6 LU2-5 2004-4-14 107.76 105.57 2.03 65.08 69.09 6.16 7 LU2-5 2004-4-21 105.38 115.43 9.54 65.94 70.4 6.76 8 YD1 2004-3-4 98.75 103.38 4.69 68.13 61.61 9.57 9 YD1 2004-3-11 97.59 105.85 8.46 68.06 73.96 8.67 10 YD203 2004-5-6 107.04 105.87 1.09 66.5 64.5 3.01 11 YD203 2004-5-24 109.72 104.66 4.61 66.2 67.45 1.89 12 YD3-2 2004-3-23 110.95 110.73 0.20 69.77 73.47 5.30 13 YD3-2 2004-5-24 110.27 109.59 0.62 70.14 69.79 0.50 14 LU4-6 2004-11-12 103.83 93.9 9.56 60.6 56.31 7.08 15 LU2-5 2004-11-12 103.98 96.95 6.76 55.22 54.88 0.62 16 YU1 2004-11-03 155.86 154.04 1.16 96.84 101.63 4.95 17 YUX101 2004-11-03 148.4 140 5.66 97.12 102.72 5.77 18 YD203 2004-11-12 105.34 99.27 5.76 55.32 51.95 6.09 19 YD3-2 2004-11-12 105.94 102.29 3.45 59.92 63.1 5.31 平均 105.5 107.07 4.25 66.11 67.10 5.42 (3)应用效果 对有潜力的8口油井进行了设计与应用，油井产油量、系统效率均有不同程度的提高。平均单井设计系统效率提高了4.62%，平均单井设计产油量增加2.048t/d;平均单井实际系统效率提高了4.53%，平均单井实际产油量增加1.905t/d，累计增油3780t，取得了明显的效果。 4 结论 (1)实验研究发现，掺稀油对鲁克沁稠油具有明显的降粘效果，并建立了稠油、稀油及不同稠稀比时混合物粘温相关式。 (2)建立了空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺及举升参数设计模型，并编制计算软件，具有较高的计算准确性。 (3)通过优化设计，油井产油量、系统效率均有不同程度的提高，应用取得了很好的效果。 参考文献 1 张琪. 采油 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 原理与设计[M]. 山东东营:石油大学出版社，2000.