[发明专利]油井分层采油桥式分采器单流球阀流量系数的确定方法

摘要

本发明公开了一种油井分层采油桥式分采器单流球阀流量系数的确定方法，属于石油开采技术领域。所述确定方法包括：确定单流球阀前后的压差；确定所述油层产出液流过所述单流球阀的体积流量；确定所述油层产出液流过所述单流球阀的阻力系数；确定所述单流球阀的流量系数。本发明通过依据分层采油各层的含水量、需要控制各产层的产液量，通过确定桥式分采器单流球阀的流量系数，达到降水增油的目的，现场10余口油井应用，平均日增油2.7t/d，平均日降水5.1m3/d。

主权项

1.一种油井分层采油桥式分采器单流球阀流量系数的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：步骤一：确定单流球阀前后的压差；油层产出液流经所述单流球阀时，所述油层产出液顺序流经所述单流球阀的阀座、阀罩和阀球间的环形空间、阀罩孔，所述油层产出液的过流通道截面发生突变，所述油层产出液绕所述单流球阀的阀球流动，整个过程伴随着局部的能量损失，所述单流球阀前后的能量损失采用所述单流球阀前后的压差表征； P 1 ρ 1 - P 2 ρ 2 = [ ( H 2 - H 1 ) g + 1 2 ( v 2 2 - v 1 2 ) + ξA p 2 V p 2 2 A V 2 ] e 0.0618 ... ( 1 ) ]]> P 1 = ( H q - H d ) 100 = P L - H q + H l - H d 100 ... ( 2 ) ]]>其中，(1)、(2)式中，P1，单流球阀阀座前的压力，MPa；P2，单流球阀阀座后的压力，MPa；ρ1，流过桥式分采器下接头到单流球阀阀座的油层产出液的密度，kg/m3；ρ2，下层产出液流过单流球阀后与上层产出液混合后的流体密度，kg/m3；H1，桥式分采器下接头到单流球阀阀座的长度，m；H2，单流球阀阀座到桥式分采器上接头的长度，m；g，重力加速度，m/s2；v1，产出液的流速，m/s；v2，单流球阀阀座后的流速，m/s；ξ，产出液流过单流球阀时的阻力系数；Ap，油管内截面积，m2；VP，上下产层产出液混合后在油管内的流速，与v2在数值上相等，m/s；AV，单流球阀阀孔的截面积，m2；e是一个无理数，约等于2.718281828；Hq，桥式分采器的下入深度，m；Hd，油井动液面，m；PL，下产层流压，MPa；Hl，分采器下端到下产层顶界的距离，m；步骤二、确定所述油层产出液流过所述单流球阀的体积流量； Q = A p × e 0.0312 e 0.0618 + ξA p 2 A V 2 × 2 g ( H 1 - H 2 ) + v 1 2 + 2 ( P 1 ρ 1 - P 2 ρ 2 ) ... ( 3 ) ]]> v 2 = Q A p ...... ( 4 ) ]]>其中，(3)、(4)式中，Q，油层产出液流过单流球阀的体积流量，即桥式分采器下层的产液量，m3/s；Ap，油管内截面积，m2；e是一个无理数，约等于2.718281828；AV，单流球阀阀孔的截面积，m2；g，重力加速度，m/s2；H1，桥式分采器下接头到单流球阀阀座的长度，m；H2，单流球阀阀座到桥式分采器上接头的长度，m；v1，产出液的流速，m/s；P1，单流球阀阀座前的压力，MPa；P2，单流球阀阀座后的压力，MPa；ρ1，流过桥式分采器下接头到单流球阀阀座的油层产出液的密度，kg/m3；ρ2，下层产出液流过单流球阀后与上层产出液混合后的流体密度，kg/m3；v2，单流球阀阀座后的流速，m/s；步骤三、确定所述油层产出液流过所述单流球阀的阻力系数；所述油层产出液流过所述单流球阀的阻力系数用所述单流球阀的开启程度来表示，所述单流球阀的阀隙过流面积与所述单流球阀的阀孔截面积的比值，所述单流球阀的开启程度是影响所述单流球阀的流量系数和过阀流量的最直接因素； ξ = A s A V ... ( 5 ) ]]> A s = e 0.0618 πR h u ( R V b 2 - R h u 2 + H b ) 2 + R h u 2 - e 0.0312 πR h u R v b 2 ( R V b 2 - R h u 2 + H b ) 2 + R h u 2 ... ( 6 ) ]]> R h u = R h + B s i n α 2 ... ( 7 ) ]]> B = 2 R V b s i n [ a r c c o s ( R h R V b ) - α 2 ] ... ( 8 ) ]]> A V = πR h 2 ... ( 9 ) ]]>其中，(5)、(6)、(7)、(8)、(9)式中，ξ，产出液流过单流球阀时的阻力系数；As，单流球阀阀隙的过流面积，m2；AV，单流球阀阀孔的截面积，m2；e是一个无理数，约等于2.718281828；π，圆周率，约等于3.141592654；Rhu，单流球阀阀座孔端面半径，m；Rh，单流球阀阀座孔半径，m；B，单流球阀阀座口宽度，m；α，单流球阀阀座锥角，度；Rvb，单流球阀半径，m；Hb，单流球阀上升高度，m；步骤四：确定所述单流球阀的流量系数；所述油层产出液流过所述单流球阀时，单位压力损失对应的所述油层产出液的流量是所述单流球阀的流量系数，所述单流球阀的流量系数越大，所述油层产出液的压力损失越小； K V = e 0.0312 e 0.0618 + ξA P 2 A V 2 ... ( 10 ) ]]>其中，(10)式中，KV，单流球阀的流量系数，无量纲；e是一个无理数，约等于2.718281828；ξ，产出液流过单流球阀时的阻力系数；Ap，油管内截面积，m2；AV，单流球阀阀孔的截面积，m2。