聚合物驱抽油机井参数优化设计研究

摘要

抽油机井举升方式是目前油田应用最广泛的机械采油方式。为保持抽油机井举升系统高效节能工作，随着开发的深入，必须针对油藏产能、生产水平、地面地下等生产参数的变化，对生产井进行随时的地面与地下参数设计优化，改变抽汲参数和机杆泵组合。 聚合物驱抽油机井参数优化设计针对聚驱抽油机井生产中存在的效率较低、能耗偏高以及杆管检泵问题严重的情况，以抽油机井系统效率为设计目标，分别建立了聚驱抽油机井产能预测模型、聚驱抽油机井杆柱优化设计模型、聚驱抽油机井拖动设备功率设计模型，同时修正完善了聚驱条件下的抽油机井摩阻载荷计算模型，并给出了相关约束条件。聚合物驱抽油机井参数优化设计模型在对传统经验模型进行聚合物驱影响的校正基础上，以能耗指标和系统效率指标等油井经济运行指数为目标函数，对抽油系统中的能量消耗进行了分解计算，并从现场试验中进行验证，充分结合了油井实际生产水平的变化，从而优选机杆泵和抽汲参数组合。 通过聚驱抽油机井杆柱及扶正器的现场设计试验，确定了其对抽汲系统能耗的影响；通过开展聚驱抽油机井杆管偏磨受力试验和抽汲速度对能耗影响试验，解决传统抽油机井工艺参数设计方法在聚驱抽油机井优化设计上的不适用问题。应用喇嘛甸油田抽油机井的数据，对软件所采用的数学模型进行了检验，并对系统效率低、能耗偏高的聚驱抽油机井进行了参数优化设计，达到了明显的节能增效的目的。

目录

文摘

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创新点摘要

第1章引言

第2章有杆泵采油系统设计

2.1油井流入动态

2.1.1单相液流

2.1.2油气水三相渗流IPR方程

2.1.3聚驱油井流入动态方程

2.2供采协调匹配

2.3抽油机悬点载荷计算

2.3.1悬点承受的载荷

2.3.2悬点的最大和最小载荷

2.4抽油机平衡、扭矩与功率计算

2.4.1抽油机平衡计算

2.4.2抽油机曲柄轴扭矩计算

2.4.3电动机的功率计算

2.5泵挂深度设计

2.6合理泵径的确定

2.7抽油杆杆柱设计

2.7.1强度条件

2.7.2抽油杆设计方法步骤

2.8系统效率的计算

2.8.1机械采油井的输入功率

2.8.2机械采油井的有效功率

2.8.3有效扬程

2.8.4油井液体密度

2.8.5光杆功率

2.8.6抽油机井的地面效率

2.8.7抽油机井的井下效率

2.8.8单井的系统效率

第3章聚驱抽油机井参数优化设计模型

3.1已知变量

3.2约束条件

3.2.1杆柱强度校核条件

3.2.2产液量预测约束条件

3.3产能预测模型的建立

3.4抽汲效率模型的建立

3.4.1液柱载荷和惯性载荷对冲程的影响模型

3.4.2有效泵冲程模型

3.4.3泵漏失量计算模型

3.4.4产液量预测模型

3.4.5抽汲系统杆柱应力诊断预测模型

3.5能耗预测模型的建立

3.5.1建立地面损失功率Pd模型

3.5.2建立井下损失功率Pg模型

3.5.3建立有用功率Pw模型

3.5.4建立额定功率预测模型

3.6投资优化模型的建立

3.7其他修正模型

3.7.1聚驱抽油机井摩阻载荷计算模型

3.7.2抽汲参数敏感程度模型的建立

第4章软件功能与流程结构

4.1软件的流程结构

4.2软件开发及系统运行要求

4.3工程及模块介绍

4.3.1程序运行窗体

4.3.2数据输入

4.3.3计算结果优选

第5章聚驱抽油机井杆柱设计研究

5.1杆管偏磨受力模拟试验

5.1.1含聚浓度与侧向力的关系

5.1.2不同抽汲速度对杆有效寿命的影响

5.2抽汲参数设计和扶正器布置现场试验

5.2.1抽汲参数对载荷的影响

5.2.2抽汲速度对抽汲系统的影响

5.2.3扶正器的布置方法及影响

5.3聚驱抽油机井杆柱设计

第6章现场试验效果

第7章结论

参考文献

致谢