[發明專利]一種獲取抽油機井井下系統特性曲線的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410344270.4
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104153982A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 趙瑞東;師俊峰;陶珍;張建軍;熊春明;馬文明;張鑫;孫慧峰
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

技術領域

本發明涉及油田機械采油技術領域，特別涉及一種獲取抽油機井井下系統特性曲線的方法及裝置。

背景技術

有桿抽油系統是最早使用的機械采油方式，目前仍然是國內外最主要的人工舉升方式。有桿抽油泵是一種往復泵，它在深井條件下工作，具有超長的抽油桿，在井下工作時受抽油桿及油管彈性變形、泵充滿程度等的影響很大，使包含抽油桿、油管和抽油泵的井下系統具有不同于普通地面往復泵的工作特性。

對于有桿抽油系統來說，一直缺乏類似電潛泵、螺桿泵系統所具有的設備特性曲線，這增加了有桿泵井在節點分析和優化設計時的復雜性。抽油機井在優化設計時往往采用試湊法，迭代次數多，運行時間長。由于沒有抽油機井井下系統的特性曲線，使得抽油機井優化設計的流程非常復雜，而且不利于實現多種舉升方式的優化設計與節點分析方法的統一。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明提出一種獲取抽油機井井下系統特性曲線的方法及裝置，建立了抽油機井井下系統特性曲線，有利于實現多種舉升方式的優化設計與節點分析方法的統一。

為實現上述目的，本發明提供了一種獲取抽油機井井下系統特性曲線的方法，所述方法包括：

將光桿以下的井下舉升系統作為一個整體，給定抽油機井井下系統的參數；

利用所述抽油機井井下系統的參數，獲得泵出入口壓差對應泵的實際排量的特性曲線；其中，所述抽油機井井下系統的參數包括：余隙比K、泵內氣液比R、進入泵筒內的排量Q_{pump_in}、流體的體積系數B、沖次n、抽油桿柱總長L、鋼的彈性模量E、每一級抽油桿長度L_i、每一級抽油桿橫截面積f_ri、生產油管壁橫截面積f_i、泵徑D、柱塞的偏心率ε、泵間隙h、流體的運動粘度ν、流體的密度ρ、柱塞的長度l、柱塞的平均速度U、有效揚程H`、重力加速度g、流體流經閥球的阻力系數ζ、流體流經閥孔的流量Q₁、泵閥閥座孔面積A和流體粘度μ。

可選的，在本發明一實施例中，所述獲得泵出入口壓差對應的泵實際排量的特性曲線的步驟包括：

利用柱塞的有效沖程S_p和地面沖程S獲得沖程損失影響系統η_S；利用余隙比K、泵內氣液比R獲得泵充滿程度系數η_C；利用進入泵筒內的排量Q_{pump_in}、柱塞襯套之間的漏失量q_loss獲得泵漏失影響系數η_q；利用流體的體積系數B獲得流體體積效應影響系數η_B；其中，所述柱塞的有效沖程S_p、所述柱塞襯套之間的漏失量q_loss均為具有泵出入口壓差ΔP的表達式；

利用沖程損失影響系數η_S、泵充滿程度系數η_C、泵漏失影響系數η_q和流體體積效應影響系數η_B獲得泵效η_V；

利用所述泵效η_V和所述泵理論排量Q_t獲得泵實際排量Q，得到泵出入口壓差ΔP對應的泵實際排量的特性曲線。

可選的，在本發明一實施例中，所述方法進一步包括：獲得泵出入口壓差對應抽油機井下系統功率的特性曲線。

可選的，在本發明一實施例中，所述獲得泵出入口壓差對應抽油機井下系統功率的特性曲線的步驟：

利用泵實際排量Q、流體的密度ρ、重力加速度g、和有效揚程H`獲得光桿的有效功率N_e；利用流體流經閥球的阻力系數ζ、流體的密度ρ、流體流經閥孔的流量Q₁和泵閥閥座孔面積A獲得水力損失功率N_Loss-H；利用柱塞襯套之間的漏失量q_loss和泵出入口壓差ΔP獲得體積損失功率N_Loss-V；利用泵徑D、地面沖程S、沖次n、泵間隙h、柱塞的長度l、柱塞的偏心率ε、泵出入口壓差ΔP和流體粘度μ獲得機械損失效率N_{Loss_M}；

利用光桿的有效功率N_e、水力損失功率N_Loss-H、體積損失功率N_Loss-V和機械損失效率N_{Loss_M}獲得光桿功率N_RP，得到泵出入口壓差ΔP對應抽油機井下系統功率的特性曲線。