同心双管水力喷射携砂采油技术工况诊断研究.pdf

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1、702017年4月同心双管水力喷射携砂采油技术工况诊断研究陈锐大港油田公司采油工艺研究院，天津300280摘要：同心双管水力喷射携砂采油工艺参数设计的合理性直接影响着水力喷射泵泵效。为确保水力喷射泵以最佳工况运行，给出了一种通过分析生产油井携砂能力和水力喷射泵特性曲线，计算井筒流体携砂能力及泵效、无因次质量流量比、无因次压力比等水力喷射泵工况指标的方法，对同心双管水力喷射携砂采油工艺井进行工况诊断，为工况调整提供了依据。孔店油田的现场应用结果表明，该方法能够很好地诊断水力喷射泵工况，可以为同心双管水力喷射携砂采油技术的优化设计提

2、供技术支撑。关键词：同心双管；携砂采油；工况诊断DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2017．02．0140前言疏松砂岩油藏生产时出砂严重，水平井、大斜度井及小井眼侧钻井的防砂效果不稳定，油井砂卡、砂埋频繁，生产效率受到严重影响。为有效解决这一问题，胜利油田采用同心双管水力喷射泵携砂采油工艺技术，并取得了较好的应用效果。1-3]。但如何根据油井生产动态对工艺参数进行诊断分析并优化，是一个亟需解决的问题。王海文等人H。o针对单管水力喷射泵油井研究的水力喷射泵工况诊断技术，对水力喷射泵的工作特征参数(压力比、流

3、量比和泵效)进行诊断分析，并根据诊断结果提出针对性处理措施，有效提高了水力喷射泵泵效，但该技术无法满足同心双管水力喷射携砂采油技术的工况诊断分析需要，尤其是对井筒流体携砂速度的诊断分析需要。因此，基于井筒流体携砂能力和水力喷射泵特性曲线分析理论，对同心双管水力喷射携砂采油技术的携砂能力及工况参数进行分析，进而为油井的优化设计提供理论支撑。1工况诊断工艺流程工况诊断是对采用同心双管水力喷射携砂采油工艺技术油井的工艺参数进行诊断分析。通过分析油井的水力喷射泵特性曲线，计算出油井井筒临界携砂速度及水力喷射泵的喷喉面积比、无量纲质量流量

4、比、无量纲压力比以及泵效¨。等工况指标，从而判断出油井工况的合理性及工艺参数调整的必要性。工况诊断的主要方法是通过分析水力喷射泵特性曲线，结合油井下泵深度确定出动力液排量，再利用地面测试数据(动力液注入压力、混合液出口压力、油井产液量、混合液出口温度等)，采用多相垂直管流计算方法分别分析出水力喷射泵入口处动力液和出口处混合液的流量、压力和温度，从而得到诊断同心双管水力喷射携砂采油工艺技术工况所需要的井筒临界携砂速度、水力喷射泵的喷喉面积比、无量纲质量流量比、无量纲压力比、泵效等工况参数。工况诊断工艺流程见图1。收稿日期：2016

5、—08—16基金项目：中国石油大港油田项目“油井举升配套工艺技术研究与应用”(20160308)作者简介：陈锐(1987一)，男，湖北随州人，工程师，硕士，主要从事机械采油新工艺技术研究工作。第35卷第2期OIL＆GASE×PLORATlONANDDEVELOPMENT图1工况诊断工艺流程图2关键诊断参数2．1临界携砂速度砂粒开始下沉时，砂粒的下降速度较小，其沉降的动力大于阻力，砂粒以加速度下沉，随砂粒下降速度的增大，其所受的阻力不断加大。经过一定距离以后，阻力与动力相平衡，此后砂粒即以匀速向下沉降。根据固体颗粒在牛顿流体中的自

6、由沉降规律，以及砂粒在紊流区沉降过程中颗粒阻力系数与雷诺数相关图版№+1引，可以得出不同粒径砂粒对应的井筒临界携砂速度：／L0乩72×√g％≯㈩其中：d。20．7926d筛+0．0952U0=詹警，c。=÷等≮}，"=1．72ד幽胁；～＼P17式中：d。为砂粒的等价水动力粒径，mm；d筛为砂粒筛析粒径，mm；d。为砂粒颗粒粒径，mm；P。为砂粒密度，g／era3；p。为流体密度，g／era3；口为砂粒自由沉降速度，m／s；C。为拖拽力系数。结合油井生产动态，利用垂直井筒或倾斜井筒流体携砂能力分析方法口4。20I，计算出同心双管

7、水力喷射携砂油芎勘掇与R发71采油工艺技术的井筒混合液向上流速，再对比分析不同粒径砂粒的井筒临界携砂速度，然后判断出油井生产过程中是否会出现砂卡、砂埋问题。2．2喷喉面积比喷喉面积比为：R=A茅(2)式中：A。为喷嘴面积，mill2；A。为喉道面积，mm2。1)当喷喉面积比较大(喷嘴面积大)时：产出液流人通道面积小，喷嘴出口流速较低，形成的负压不足，不利于吸人地层流体，油井产液量较低；吸入地层流体少，动力液能量传给低产量地层流体，水力喷射泵产生高扬程。2)当喷喉面积比较小(喷嘴面积小)时：产出液流人通道面积大，同时喷嘴出口流速较

8、高，形成较高的负压，有利于吸人地层流体，油井产液量较高；吸入地层流体多，动力液能量传给高产量地层流体，水力喷射泵产生低扬程。2．3无量纲质量流量比无量纲质量流量比是衡量水力喷射泵举升产出液排量大小的尺度，计算公式为：M：堕91(3)式中：q。为泵吸入口动力液流量