[发明专利]测算抽油机井的井下损失功率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，具体是一种测算抽油机井的井下损失功率的方法。

背景技术

目前，各油田的大部分油井都采用有杆泵抽油机进行生产。为了提高抽油机井的机采系统效率，就需要了解有杆泵机采系统的能量消耗规律。在深井泵采油过程中，所消耗的能量包括用于提升所载液体的有效能量和举升过程中损失的能量。而损失的能量又包括地面损失功率和井下损失功率。因此，准确有效地测算井下损失功率对于计算和提高机采系统效率起着至关重要的作用。

现有的系统损失功率计算方法由于没有准确反映井下损失功率的组成部分、没有妥善处理井斜轨迹的不规则性以及原油黏度随温度变化等问题而不能准确地计算出特定机采系统的井下损失功率，从而无法为系统输入功率以及机采系统效率的计算和改进提供有效依据。

发明内容

本发明旨在解决上述问题。具体而言，通过开展能量分析，发明人认识到，井下损失功率主要包括黏滞阻力损失、滑动摩擦损失和水击能耗。其中，由于水击发生的时间非常短，其平均功率很低，因此在损失功率计算中可忽略不计，也就是说，井下损失功率主要包括黏滞摩擦损失功率和滑动摩擦损失功率。此外，如下文将更详细描述的，通过对各微分井段的功率进行积分求和，本发明的方法有效避免了每个微分井段的井斜角难于确定的问题。再者，在计算井下黏滞摩擦损失功率时，本发明的方法先假设各井段的黏度已知，在此基础上将各个微分井段的抽油杆长度与对应井段的黏度之积进行积分求和，并考虑抽油杆的运行速度是时间的函数，从而有效解决了原油黏度在油管内随深度及温度的不同而不断变化使得对黏滞摩擦功率损失的求解变得困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种测算抽油机井的井下损失功率的方法，该方法包括下列步骤：测算抽油机井的井下滑动摩擦损失功率；测算抽油机井的井下黏滞摩擦损失功率；以及根据测算出的井下滑动摩擦损失功率和井下黏滞摩擦损失功率，计算所述抽油机井的井下损失功率。

在优选实施方式中，测算抽油机井的井下滑动摩擦损失功率可进一步包括下列步骤：计算抽油杆和抽油泵柱塞在垂直于斜井管柱方向上的重力分量；计算抽油杆与油管之间的摩擦系数；获取抽油泵的柱塞直径；获取油井产液量；获取抽油泵的工作效率；以及根据所述重力分量、所述摩擦系数、所述柱塞直径、所述油井产液量以及所述油泵工作效率，计算所述抽油机井的井下滑动摩擦损失功率。具体地说，可通过下述公式来计算抽油机井的井下滑动摩擦损失功率：                                                ，其中，f_k是抽油杆与油管之间的摩擦系数，G_v是抽油杆和抽油泵柱塞在垂直于斜井管柱方向上的重力分量，Q_液是油井产液量，D_泵是抽油泵的柱塞直径，η是抽油泵的工作效率。

在更优选的实施方式中，测算抽油机井的井下黏滞摩擦损失功率可进一步包括下列步骤：计算抽油杆的接箍系数；计算油管与抽油杆的直径比；获取50℃脱气原油的黏度；获取地表温度；获取油层深度；测算地温梯度；获取原油析蜡温度；获取油井含水率；获取井口产出液温度；以及根据所述接箍系数、所述直径比、所述原油黏度、所述地表温度、所述油层深度、所述地温梯度、所述原油析蜡温度、所述油井含水率以及所述井口产出液温度，计算所述抽油机井的井下黏滞摩擦损失功率。具体地说，可通过下述公式来计算抽油机井的井下黏滞摩擦损失功率：

，

其中，k₁是抽油杆的接箍系数，k₂、k₃、k₄分别是实测系数，m是油管与抽油杆的直径比，μ₀是50℃脱气原油的黏度，H_油是油层深度，G是地温梯度，f_w是油井含水率，T_地表是地表温度，T_析是原油析蜡温度，T_井口是井口产出液温度，而C是实测常数。

在更优选的实施方式中，可根据下列公式计算所述抽油机井的井下损失功率：