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文檔簡介
引言
“電泵井采油系統優化設計”軟件是為解決油井合理開采這一重大的技術經濟問題而研制開發的。該系統的開發、應用、改進和完善經過了一個漫長的過程,傾注了軟件開發人員十多年的心血,同時凝聚了采油工程系統有關專家以及廣大現場應用人員的智慧和經驗,應該說已經是一個比較成熟的系統。該系統科技鑒定時專家評語:達到了國內領先水平。近幾年又結合現場推廣應用過程中出現的問題,又對軟件做了重大的改進。一要保持較高的泵效和系統效率
保持較高的泵效是保持較高的系統效率的前提,一般情況下(油井產能能夠通過計算進行預測),泵效能夠通過供、排協調的計算求得。但對某些情況,泵效不能通過計算求得,這種情況,泵效一般按65%左右考慮(使用直接給定法設計時要注意這一點)。泵掛深、沉沒度小、參數大、氣量大、油稠等情況,泵效可能低一點;反之則高。
電泵井的沉沒度可大一些,按300—500米考慮,油井的產液量接近電泵最高效率點時的排量。同時還需要考慮油層的供液特征、井液性質等因素,可適當的加以修正。注水開發的油田,油層能量相對穩定,沉沒度過大、過小都是不利的;沉沒度過小,影響充滿程度,適應油層能量變化的能力差;沉沒度過大,一方面說明油層能量還沒有充分發揮,另一方面費電、費材,增大事故出現的機率。
電動潛油泵作為一種新的機械采油設備,由于它具有排量大,在51/2in套管中可達700m3/d,適應中高排液量、高凝油、定向井、中低粘度井,揚程可達2500m,井下工作壽命長、地面工藝簡單、管理方便、經濟效益明顯等特點,近十多年來在油得到了廣泛應用,是油田長期穩產的重要手段之一。二、電潛泵井優化設計技術參數的界定(一)、選泵設計時遵循的基本原則
1、要確保油井的產液量在電泵的最佳排量范圍之內,盡可能的接近最高效率點的排量(額定排量),以保證較高的系統效率,同時導葉輪也不易磨損。(一)、選泵設計時遵循的基本原則
2、設計沉沒度考慮在300~500米之間,一般按400米考慮。沉沒度過大,對油井正常生產并沒有多大的好處,而且會增大倒井的機率。沉沒度過大對電泵井的負面影響也是十分嚴重的。一方面浪費油管、電纜;其次,電泵井的檢泵周期除與機組的自身質量、施工質量、電力系統的影響等因素有關外,影響機組的使用壽命的另一個重要因素就是機組工作時的環境溫度(液量對機組、電纜壽命的影響,最終也體現在溫度上)。一般情況下,每超過其額定(許用)工作溫度10度,其使用壽命就會降低一半。低飽和、低油氣比的電泵井,排液量(及排量效率)與沉沒度沒有多大的關系,主要取決與油層的供液能力和機組的排出能力,并不是說沉沒度大了就能多產油。設計過程中,保持一定的沉沒度,主要是擔心對油層的產能情況認識的不是很清、以及油層產能發生變化而做的考慮。
3、在套管尺寸許可的情況下,盡可能選用直徑較大的電泵機組。一方面直徑較大的機組,制造成本比較低、價格也比較低;另一方面,性能也比較好。首先要保證機組能夠下到預定的位置。一般情況下,在51/2in套管的直井中,泵外徑為98mmm、潛油電機外徑為116mm的機組能夠下到預定位置。
4、潛油電機的選擇應考慮:選用的電機功率應略高于所需的電機功率(電機的制動功率)。
5、稠油(粘度大于2000mpa.s)井、出砂井、結垢嚴重的井,盡可能不要選擇下電泵生產。
6、“斜井”、“狗腿度”比較大的井,下電泵要慎重。要求查看井斜數據,下機組前要進行通井,確保機組能夠在不受損傷的情況下,下到預定位置。機組的下入深度應盡可能的避開造斜點的位置,以避免因卡軸而燒毀機組。采用小直徑的電泵機組,有利于機組順利通過造斜點。(二)、選用電動潛油泵抽油應注意的幾個問題
(1)油井含氣量大,會降低泵效,損壞泵的葉輪和導輪。
根據離心泵的工作特點,在工作介質為氣液兩相的情況下,泵的排量、壓頭和效率都會明顯下降。在含氣量高到一定程度時,葉輪流道大部分空間被氣體所占據,使離心泵不能排出液體。一般情況下,進泵氣液比要小于10%。
當氣體影響電泵工作的主要原因是離心泵葉輪在氣液兩相介質工作時,氣體分離出來后,在葉輪和導殼中產生渦流。這些氣泡一方面占據了流道體積,使液體排量減少,另一方面,氣體使混合液體密度降低,離心力減小,從而降低了泵的揚程。嚴重時會造成氣鎖排不出液體,并產生氣蝕現象,損壞葉輪和導輪。
為減少氣體影響,在泵吸入口處應安裝油氣分離器,同時保持在一定的沉沒度下生產,一般要求沉沒度為300--500m。
(2)電泵應下在油井射孔井段頂部以上。因電機在運行中會發熱,要依靠離心泵排出的液量將電機產生的熱量充分帶走。將電動潛油泵置于油層以上位置,產出的井液可以全部流經電機,起到冷卻電機的作用,不至于使電機溫度過高,破壞電機絕緣而縮短電機使用壽命。因此,油井產量越大,電機散熱條件越好,對電動潛油泵越有利。根據使用經驗,一般在電機周圍的液流速度達到0.3m/s以上,即可保證電機冷卻。
若電動潛油泵機組下至油層以下,需另加導流護罩,以便使井液流經電機。
(3)電動潛油泵最長運行時間應根據電機和電纜的絕緣電阻檢查情況而定。新電動潛油泵機組下入油井后,電機和電纜絕緣電阻應在200MΩ
以上。隨著電動潛油泵工作時間的增長,絕緣電阻會逐漸下降,絕緣電阻最低界限值可根據電機電壓等級而定。一般不宜低于50MΩ。(4)原油粘度大,會降低泵的揚程,減少泵的排量,使泵效降低
因此,對于電動潛油泵這種昂貴的采油設備,應盡量選擇油層溫度低、供液充足、不出砂、不結垢、氣量少、原油物性好等條件較優越的井,以便延長電動潛油泵的使用壽命,充分發揮電動潛油泵的采液能力,提高電動潛油泵使用的經濟效益。軟件的功能與特點
優化設計的目的就是要擇與油井特性相適應的抽汲設備和參數,按選定方案施工,以便充分發揮油層和抽汲設備的潛力,使油井在高產量、高效益下安全生產。對于電泵井,主要用來選擇泵型號、葉導輪級數、電機、電纜、控制屏、變壓器、油咀以及地面所需的電壓等。軟件的功能與特點判斷某一采油方案是否合理,一般要看以下幾個方面:
1、在現有技術條件許可的前提下,是否能夠滿足油井的排液要求,,油井能否長期、穩定的多產油。
2、一次性的投入是否最低。桿、管、泵以及其它的一些采油設備的投入是否最經濟。
3、生產維護成本(主要指噸油耗電)是否最低。是否能夠保持較高的系統效率。
4、能否滿足油井正常生產的安全需要,油井能否維持較長的檢泵周期。以上幾點,相互聯系又相互制約,只有綜合考慮才能取得較好的開采效果。
軟件的功能與特點
一、該系統注重將先進的技術理論與礦場實際相結合,比較適合現場應用
一方面:該系統的各部分都采用了較為先進的數學模型與計算方法,以保證較高的計算精度,理論上的具有一定的先進性:(產能預測是以廣義IPR方法為基礎,同時充分考慮到現場中的使用條件,根據可錄取的資料情況,采用多種方式預測油井的產能;流體在井筒中的流動以及在油管中的流動為多相垂直管流(有桿泵井泵上油管內的流動為多相垂直環空流),其壓力分布用目前被廣泛應用且較為精確的orkiszewki方法進行計算;各種機械采油方式井排出動態的描述與計算,也都采用了較為先進的數學模型和計算方法);
軟件的功能與特點
一、該系統注重將先進的技術理論與礦場實際相結合,比較適合現場應用
另一方面,充分注重與礦場實際相結合,對于經典的計算方法與礦場實際不相符合的部分進行了必要的修正,對于理論與實際相脫節的部分進行了補充和完善。例如:軟件所需要的基礎資料的錄取、產能預測方式的多樣性、設計方式的多樣性、對采油設備及工具的可維護性、稠油低溫段粘度的計算等,都體現了這種思想。軟件不苛求改變現有的管理模式和基礎資料狀況,而是從自身的角度來考慮適應這種狀況,有良好的包容性,比較適合現場應用。軟件的功能與特點
一、該系統注重將先進的技術理論與礦場實際相結合,比較適合現場應用
界面十分友好的VB進行編程,在Windows環境下運行,操作十分方便。能夠用、方便的出設計,直接打印出采油工藝設計表。特別是軟件對設計管柱、施工預算、施工技術要求等部分都進行了很好的處理,所以,操作起來十分方便,操作熟練后,要比手工出設計快。軟件的功能與特點二、該軟件采用多種方式預測油井的產能
設計過程中需輸入計算機的油井的基礎數據,現場中都比較容易錄取。對現場中難于錄取到的靜壓資料,要求的并不是十分苛刻。軟件甚至對一些沒有輸入的數據設定了默認值(如:油層溫度不輸入時,按溫度梯度和油層中深進行計算,一些流體物性參數沒有輸入時,取油田或區塊的平均值),大大增強了軟件的魯棒性。軟件可根據錄取到油井的基礎數據情況,采用多種方式預測油井的產能,同時保留了傳統的設計方法(人為預測產能,直接對排出系統進行設計)?;旧辖^大多數井都能夠用該軟件進行設計。1、廣義IPR方法靜壓一組生產數據2、根據兩組生產數據前期生產數據目前生產數據2、根據兩組生產數據3、根據套壓靜液面及一組生產數據靜液面一組生產數據靜態數據4、經驗預測法兩組生產數據相互矛盾
針對那些前后數據矛盾、新井、改層生產的井、基礎數據不全的井。人為的輸入一個設計產液量、對應動液面,直接對排出系統進行設計。三、設計方式的多樣化電潛泵井生產系統的優化設計可采用三種方式進行
第一種為常規的設計方式(確定級數法),其核心內容為:設計人員根據油層的供液能力,確定泵型、泵深及油井的產液量,由計算機計算出所需的泵葉輪級數。
對于熟悉電潛泵采油的設計者來說,當油井高含水、油不稠、氣不大(這種情況對電泵的特性影響較?。r,比較容易判斷設計及預測結果是否正確。近似的判別公式為:
電泵產生的壓頭=舉升流體的高度+油壓折算的高度+磨阻損失
設計人員會發現:電潛泵井生產系統優化設計軟件主窗體下面的一排按鈕,是非常的實用和方便的
軟件能夠十分方便的做出電潛泵井的“采油工藝設計表”三、設計方式的多樣化
即:設計人員根據預測的油井產能情況,輸給計算機一個完整的設計方案,由計算機預測出這一方案的結果,由此來判斷這一方案是否可行。第二種為方案預測法:三、設計方式的多樣化即:設計人員根據預測的油井產能情況,選擇泵型,輸入設計油壓以及一些限定條件(如:沉沒壓力、泵吸入口油氣比等),軟件根據所限定的條件自動確定泵深以及導葉輪級數,并進行電力系統的計算。第三種為限定條件法:四、該系統為采油設備、工具的技術參數提供了維護功能
采油的設備、工具的技術參數,都被錄入到特定的數據庫中,不需改動源程序就能對各種機械采油設備、工具的技術參數進行添加、修改和刪除。
四、該系統為采油設備、工具的技術參數提供了維護功能
電潛泵井優化設計軟件技術參數維護六、該系統充分經過了實際應用的考驗
該系統的開發、應用、改進和完善經過了一個漫長的過程,到目前已有十多年的時間,在實際應用過程中發現問題,不斷的進行改進、完善和提高。有比較高的“成熟度”。該系統設計與預測的結果與國內外較為先進的同類軟件設計與預測的結果是一致的或接近的,而且操作要更為方便,更為適合國情;該系統已經被大范圍的推廣應用,實際應用了數百井次,能夠被廣大的基層技術人員所掌握,充分說明了該系統的適用性、可靠性。
推廣應用情況2001年,“電潛泵生產系統優化設計”軟件得到了大范圍的推廣應用,累計應用了107井次,取得了良好的應用效果
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