段旭昆（大港油田第三采油廠第二采油作業(yè)區(qū)，河北 滄州 061000）

定向井潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝設(shè)計

段旭昆（大港油田第三采油廠第二采油作業(yè)區(qū)，河北 滄州 061000）

目前，潛油電泵抽油系統(tǒng)在我國人工舉升工作中作為一種主要的方法，在油田得到了廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)的節(jié)點系統(tǒng)分析的求解過程中，通常都是把井口溫度作為求解的已知量，將井筒流體溫度分布考慮為線性。但實際上，井口溫度會隨油井產(chǎn)量的影響而發(fā)生變化。本文針對潛油電泵生產(chǎn)過程中的實際問題，應(yīng)用節(jié)點系統(tǒng)分析方法，建立了綜合考慮地層與潛油電泵抽油系統(tǒng)的供排協(xié)調(diào)關(guān)系，定向井套管內(nèi)徑與潛油電泵外徑的間隙、潛油電泵長度以及潛油電泵彎曲角對潛油電泵工作的影響的定向井潛油電泵舉升系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，給出了潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝設(shè)計的結(jié)論和建議。

潛油電泵；舉升系統(tǒng)

1 定向井潛油電泵舉升系統(tǒng)設(shè)計研究的意義及現(xiàn)狀分析

潛油電泵抽油系統(tǒng)具有排量大、自動化程度高、成本低的特點，在現(xiàn)階段作為陸上高含水油、氣井和海上定向井的一種主要的人工舉升方式。提高潛油電泵抽油系統(tǒng)的工藝設(shè)計技術(shù)水平，對于應(yīng)用在我國海上油田的高速開發(fā)具有非常重要的意義。合理設(shè)計潛油電泵抽油系統(tǒng)，能夠為潛油電泵高效開發(fā)油氣田和提高潛油電泵運行壽命提供基礎(chǔ)性的保證。

在節(jié)點分析系統(tǒng)的求解過程中，一般都把井口溫度作為求解過程中的已知量，認(rèn)為井口溫度是不變的常量，將井筒流體溫度的分布看成是線性的變化。但是在潛油電泵舉升系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，井口溫度會受到油井產(chǎn)量的影響而發(fā)生變化。隨著油井產(chǎn)量的增加，流向井口的熱流量不斷增大，會使得井口溫度出現(xiàn)升高的情況。把井口溫度作為求解的已知量，極容易出現(xiàn)因為井口溫度估計不準(zhǔn)確而給溫度、壓力的預(yù)測造成誤差的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果與實際情況存在加大的出入，不能對油田開發(fā)實際工作起到幫助的作用。井筒流體溫度的設(shè)計計算上也存在問題，由于井筒不同深度處的傳熱介質(zhì)有所不同，并且井筒與地層之間的溫差變化較大，井筒流體溫度的分布在實際應(yīng)用中的分布規(guī)律呈現(xiàn)非線性，將井筒流體溫度的分布考慮為線性的變化，也容易造成節(jié)點分析系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果與實際應(yīng)用存在較大出入。

為了解決實際應(yīng)用中潛油電泵抽油系統(tǒng)的問題，提高潛油電泵抽油系統(tǒng)的工藝設(shè)計技術(shù)水平，促進(jìn)我國油田開發(fā)事業(yè)的高速發(fā)展，需要進(jìn)一步提高井筒流體壓力、溫度分布預(yù)測的準(zhǔn)確性，建立潛油電泵抽油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在數(shù)學(xué)模型的求解過程中，不能把井口溫度作為不變的已知量，要充分考慮原油乳化液、因潛油電泵發(fā)熱而引起的流體溫度上升和井眼軌跡對潛油電泵工作的影響。以綜合考慮多方面實際因素的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，開發(fā)出一套相應(yīng)的應(yīng)用設(shè)計軟件。

2 潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝設(shè)計的結(jié)論和建議

本文提出了潛油電泵系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計方法，綜合考慮了地層與潛油電泵抽油系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和定向井的特殊工作環(huán)境，爭取潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝設(shè)計的發(fā)放能夠明顯地提高潛油電泵舉升的工作效率，延長潛油電泵舉升系統(tǒng)的工作壽命。

本文的研究方法，在進(jìn)行潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝設(shè)計的過程中，把潛油電泵作為函數(shù)節(jié)點，建立了潛油電泵抽油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并以井筒徑向傳熱理論為基礎(chǔ)，提出了把井口溫度作為未知量的數(shù)值求解方法。這種數(shù)學(xué)模型綜合考慮了原油乳化液、受潛油電泵發(fā)熱的原因影響的流體溫升以及井眼軌跡對潛油電泵工作的影響，計算出了在不同生產(chǎn)條件下，受到產(chǎn)量、泵掛深度、含水率變化的不同影響的情況下，所需的泵功率及級數(shù)，為論證和選擇合理的潛油電泵抽油系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)依據(jù)。根據(jù)本文的數(shù)學(xué)模型設(shè)計核對潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝設(shè)計的研究，可以得出潛油電泵的設(shè)計的一些結(jié)論，為潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝的設(shè)計提出建議。

把節(jié)點系統(tǒng)分析作為評價和設(shè)計潛油電泵系統(tǒng)的重要方法。節(jié)點系統(tǒng)分析，允許了產(chǎn)量、泵掛深度、含水率變化的不同影響造成的油田開采過程中實際生產(chǎn)條件的改變能夠?qū)υO(shè)計結(jié)果產(chǎn)生的影響。

井口溫度的變化受到油井產(chǎn)量變化的影響。隨著油井產(chǎn)量的增大，流向井口的熱流量不斷增大，引起井口溫度升高。把井口溫度作為節(jié)點系統(tǒng)分析求解過程中的已知量，很容易出現(xiàn)因為井口溫度估計不準(zhǔn)確給溫度、壓力預(yù)測帶來誤差的情況，使得潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝設(shè)計與實際應(yīng)用的情況不符的情況發(fā)生。

隨著產(chǎn)量的增大，舉升液體所需的泵功率增加，當(dāng)出現(xiàn)產(chǎn)量大于允許的排量范圍的上限時，出現(xiàn)泵功率急速增加的情況。

對定向井潛油電泵舉升系統(tǒng)工藝的設(shè)計，要從理論上對潛油電泵抽油系統(tǒng)的效率進(jìn)行研究，進(jìn)一步準(zhǔn)確預(yù)測受潛油電泵發(fā)熱影響下的溫度升高的情況。

3 結(jié)語

對定向井潛油電泵舉升系統(tǒng)的工藝設(shè)計，需要充分考慮潛油電泵生產(chǎn)過程中的實際問題與傳統(tǒng)理論研究中的出入，應(yīng)用節(jié)點系統(tǒng)分析方法，把潛油電泵作為函數(shù)節(jié)點，結(jié)合潛油電泵特性曲線，建立出定向井潛油電泵舉升系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。本文在進(jìn)行定向井潛油電泵舉升系統(tǒng)的工藝設(shè)計時，預(yù)測不同產(chǎn)液量下潛油電泵舉升系統(tǒng)壓力溫度分布，將井口溫度作為未知量，避免了因井口溫度值不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的計算誤差。

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