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1、石油地质与工程2010年9月PETROLEUMGEOLOGYANDENGINEERING第24卷第5期文章编号:1673-8217(2010)05-0101-03用示功图计算抽油机井动液面深度杨利萍(长江大学石油工程学院油气钻采工程湖北省重点实验室,湖北荆州434023)摘要:长久以来,抽油机井环空动液面都是使用回声仪测试的,由人工定期进行操作,很难长时间连续测试,而且所采用的动液面测试仪器由于受油井套管环空内死油环、井下狗腿等因素的影响,测试分析结果与实际液面情况不符。目前也有使用其他测量方法(诸如电动气枪、电动氮气瓶),但因工艺结构复
2、杂,成本较高,使用周期短,因此推广起来比较困难。介绍了一种利用示功图推算动液面的技术,并编制了基于VC++6.0的动液面计算程序,其精确度较高,且节约了油井生产管理成本。关键词:抽油机示功图;动液面;泵载荷;计算方法中图分类号:TE355文献标识码:A油井的动液面参数直接反映了地层的供液情况及井下供排关系,是进行采油工艺适应性评价和优[1-3]化的关键数据之一。动液面测试传统的方法是利用声波进行测试,但是,这种方法有两方面的缺点,一是回声的技术受井筒的情况制约产生误差;二是不能实时在线测量。文献[3-4]通过地面功图推算动液面,但是由于悬点载荷的确定比较复杂和繁琐,而且在
3、计算过程中忽略了一些阻力因素,也存在误差。本文通过分析抽油机工作过程中,阀开、闭前后[5-9]泵腔内的压力及泵载的变化规律,并应用井筒[10-11]及环空压力分布计算模型,提出了一种利用泵功图计算动液面的数学模型和方法。图1泵的工作原理1计算原理腔,此时p(t)=po,柱塞卸载完成,泵载保持不变,有杆泵主要由泵简、柱塞、游动阀(TV)、固定阀当SV、TV均处于关闭状态时,pi4、)-p(t)fp+Wpf(1)杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等的影响,将会得到形其中,Fp(t)泵的载荷,N;pp游动阀上部的状简单而又能真实反映泵工作状况的井下泵示功压力,Pa;p(t)泵筒内压力,Pa;Wp柱塞重[8-9]量,N;f柱塞与泵筒间的摩擦阻力,N;f图。井下泵相对于悬点受力简单、动载荷的影p、2响小。fr柱塞、抽油杆的截面积,m。泵工作工程中,泵筒内压力p(t)随柱塞运动方泵沉没度对应的沉没压力与上冲程时泵的吸入向的改变,由吸入压力pi升至排出压力po或由po降压力之间的存在确定关系,因此可由泵示功图求至pi,柱塞完成卸载或加载:当SV开启后
5、,液体经收稿日期:2010-04-08SV孔吸入泵腔,此时p(t)=pi,柱塞加载完成,泵作者简介:杨利萍,1987年生,长江大学石油工程学院在读硕士载保持不变;当TV开启后,液体经TV孔排出泵研究生,主要从事油气田开发方面研究。102石油地质与工程2010年第5期出沉没压力,然后与由油套环空压力分布得到的沉没压力进行比较,推算动液面的深度。2计算方法2.1泵载荷计算沉没压力液体通过游动阀压力降为pt,通过固定阀压力降为ps。为方便计算,假设:2lfpt=ps=p=2(2)23式中,l原油的密度,kg/m;
6、阀流量系数,是阀孔直径、流体粘度和流速的函数。f液体通过阀孔的流速,m/s。油管内是油气水三相混合物,气体含量一般较图2生产时井筒流体少,游动阀上部的压力pp的计算式为:pp=pn+lgL(3)式中:pc井口套压,Pa;Tavg气柱平均温式中,ph井口回压,Pa;L抽油杆总长,m。度,,Tavg=(Th+TD)/2;Th井口温度,;在上冲程固定阀打开后到关闭前记泵载为Td动液面处温度,;rg天然气相对密度;Fpu:Lg气柱长度,m;Z气柱平均压力和平均温p(t)=pi=pn-p(4)度下的压缩
7、因子。Fpu=pp(fp-fr)-(pn-p)fp+Wp+f(5)2.2.2油柱段压力计算在下冲程游动阀打开后至关闭前记泵载为抽油机井生产过程中,井底流压一般都较低,到Fpd:泵入口处常有气体从油中分离出来成为自由气,这p(t)=po=pp+p(6)些自由气一部分进入泵经油管产出,而大部分将进Fpd=pp(fp-fr)-(pp+p)fp+Wp-f(7)入油套环空,穿过油柱到达地面。油柱中气
