[发明专利]一种利用本井气的接力举升采油设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种，更具体的说，是涉及一种利用本井气的接力举升采油设计方法。

背景技术

油气田开采的过程中，对于有油层和气层同时存在油藏，开发方案一般是先进行气藏开采等气藏能量枯竭后再更换生产管柱进行采油，造成开采时间长，气藏能量未得到很好的利用，采收效率低，因此利用本井气的电泵—气举接力举升可以充分发挥气举和电泵的优势，实现高产量、低能耗采油。

如何利用本井气的气层能量是一个非常复杂的问题，一方面是因为电泵—气举管柱结构的复杂性，生产管柱不仅要保证电泵和气举作为独立系统的安全生产，还要充分考虑两者正常工作时候的相互影响。目前，相关人员已经设计出多种气举—电泵接力举升装置，包括利用外来气以及利用本井气的气举—电泵接力举升装置，基本可以满足本井气的气举—电泵接力举升生产的需要；另一方面，在已有的本井气的气举—电泵接力举升装置的基础之上，采用科学合理的设计流程进行电泵工作参数和气举工作参数的计算仍然是一个急需解决的问题，如何能够保证气举系统和电泵系统充分发挥各自的优势，保证两者之间的协调生产是整个气举—电泵接力举升生产设计的核心内容。

中国发明专利申请CN 104695910 A公开了一种同类容积泵接力举升采油方法，包括如下步骤：a)向油管内内注入液体，直至靠近井口处的举升泵沉没入所述液体中；b)转动抽油杆带动多个举升泵同时工作，井底原油通过多个所述举升泵被接力举升地面。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种利用本井气的接力举升采油设计方法，充分考虑地层、井筒、电泵和气举设备、和地面控制装置之间的相互影响，可以科学利用本井气能量实现高产量、低能耗的智能化采油。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种利用本井气的接力举升采油设计方法，包括以下步骤：

步骤S1：建立油井流入动态与井筒举升耦合模型：以地层自然能量和人工能量的合理利用为目标，以举升设备最大能力为约束条件，建立油井流入动态、井筒多相流动、举升工艺的运动学及动力学耦合模型；

步骤S2：确定耦合连接条件与约束条件：涉及电泵的耦合模型应以电泵的极限耐温、极限下泵深度、极限扬程为约束条件；涉及气举的耦合模型应以注气阀极限下深、最大注气量为约束条件；

步骤S3：方案优选：计算具体举升方式下的实际产量和系统效率，按照目标函数进行方案优选。

步骤S1中油井流入动态是指油井产量与井底油层流压的关系，关系式如下，

Q_o＝J_o(Pr_o-P_wf,o)

式中：Q_o为油层产量，m³/d；J_o为采液指数，m³/(d·MPa)；Pr_o为油层压力，MPa；P_wf,o为井底油层流压，MPa。

所述井底油层流压是井筒多相流动分析的起点，井筒多相流动分析中又同时存在压力和温度的相互耦合关系，关系式如下，

对于气层而言，注气管柱中注气点处气体压力为：

式中：ρ为流体密度，m³/kg；v为流体通过断面的平均流速，m/s；p为压力，Pa；H_注为注气深度，m；Z为流体断面到井底的距离，m；f为流体流动时的摩擦阻力系数；d为管径，m；W为外界提供的能量，J；P_g(H_注)为注气管柱注气点处气体压力，MPa；P_wf，g为气层流压，MPa；ρ_g0为标准状况下气体密度，m³/kg；g'为气体加速度，m/s²；T₀为标准状况下的温度，K；H_g为气层深度，m；P_o为标准状况下的压力，MPa；T_av为平均温度，K；Z_av为平均温度和平均压力下的气体压缩因子。

步骤S1中人工能量关系式如下：

W＝f_i(Q_注，H_注；H_扬，H_泵；else)