地面驱动螺杆泵油井生产系统的优化设计0电池修复

地面驱动螺杆泵油井生产系统的优化设计

地面驱动螺杆泵油井生产系统的优化设计 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TE933.302　　　文献标识码：AThe optimum design for the single screw well pumpproduction system with surface drivingZHANG Yan-ting,LI Zeng-liang,WANG Han-xiang(Department of Mechanical Engineering,University of Petroleum (Huadong),Dongying 257062,China)Abstract:This paper presents an optimizing software for the single screw well pump production system with surface driving,which was employed in Shengli oilfield.In this program system efficiency is selected as the optimum objective function and three options are suggested,which may be applied to different oil well conditions including deflecting wells.The optimum result could be calibrated according to user's experience and requirement.Key words:screw pump;oil well;optimizing design;system;efficiency　　随着石油工业的发展，地面驱动螺杆泵在边际油田和海上油田的开采以及死井的再开发领域都起到了越来越重要的作用，而螺杆泵井生产系统的优化设计也就成为科研人员不断探索的一项重要的内容，它直接关系到油田生产的成本和经济效益。　　所谓螺杆泵井生产系统的优化设计，就是指根据油井具体情况，利用计算机进行大量的数据计算和对比，从而确定适当的螺杆泵型号、合理的下泵深度、最佳的螺杆泵转速以及油井的产液量。1　基本模型的建立　　螺杆泵油井工作性能的优劣可以用很多的指标来评价，如油井产液量、采油指数、螺杆泵泵效、螺杆泵寿命等，这些指标可以从不同的方面来评价螺杆泵油井的性能，但却又都无法全面地评价其综合性能。现文选取了螺杆泵系统效率这一最具代表性的指标作为优化的目标函数。　　影响螺杆泵系统效率的参数很多，如油井结构、井液性质、螺杆泵性能和工作参数等。但系统效率总是输出功率和输入功率的比值。1.1　输入功率　　输入功率可以看成是减速器传到光杆上的扭矩和减速器输出角速度的乘积。其中，角速度的大小是由地面设备的结构确定的，是给定的或者是可以测得的，故在这部分研究中将其看作已知参数。而光杆上的扭矩则是由转速和井下实际工况所决定的，可以通过计算得到。1.2　输出功率　　输出功率是螺杆泵进、出口压差与油井实际产液量的乘积。泵的进、出口压差可以根据井筒内井液流动所产生的压降来计算。目前常见的油井有2种，一种是垂直井，另一种是定向井。近40 a来，虽然对气液两相管流进行了广泛的研究，但大多数的研究都集中在水平流动或垂直流动上。对于水平流动和垂直流动的压力降和持液率的计算，已经得出了良好的相关规律。随着倾斜井数目的不断增多，倾斜管流的计算也日益引起人们的重视，相继出现了弗拉尼根(Flanigan)方法和贝格斯-布里尔(Beggs-Brill)方法。考虑到计算的准确性和全面性要求，现研究中采用后者。　　油井的产液量可以根据泵的进、出口压差和泵的特性曲线通过计算求得。2　优化设计方法2.1　泵库的建立　　首先是收集当前油田普遍用的已成系列的螺杆泵参数，包括螺杆泵的每转排量、泵级数、泵的结构参数以及泵输出特性曲线，并根据有关标准初步选取抽油杆和油管尺寸。然后对上述参数和曲线进行处理，回归出相关曲线方程，以备程序调用。2.2　优化设计　　根据油田生产的具体情况，我们提出了a、b、c三种螺杆泵井系统优化设计方案：　　a)　对于1口井，指定了某种泵型，并给定了其设计产液量，要求确定合理的转速和下泵深度。　　b)　只给定油井的设计产液量，要求从现有的几种泵型中选出1种，并确定其油井的优化产液量、合理的下泵深度和螺杆转速。　　c)　根据油井、油藏和井液的有关资料，确定选用的泵型、油井产液量、螺杆转速和合理的下泵深度。　　下文以方案c为例进行说明，其程序框图如图1。图1　程序框图2.3　程序的计算步骤说明　　a)　根据油井的有关资料，判断井液粘度、悬浮物含量或含砂量、最大粒径尺寸、最大纤维长度和气液体积比等指标是否超过螺杆泵的适用范围，如果超出了适用范围，则提出警告，由用户决定是否继续设计。　　b)　根据已知的动液面高度、井口套压、原油物性、井身结构等参数，考虑到井斜的影响，计算原油井中泵的入口压力pin0；根据pin0从泵的入口算起，逐步下推，从而计算出原油井的井底流压pwf0。　　c)　在已知当前油井静压pr的情况下，根据上文已经计算出的pwf0和当时的油井产液量Q，以及原油的物性参数，绘制综合IPR曲线，即得到pwf0和Q之间的关系。　　d)　在给定的油井产

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