【正文】 設(shè)r1＝， r2 = ，運動粘度v=20cm2/s，氣泡直徑d＝ ，螺旋長度L=98m= 9800cm，流量qm＝50m3/d = ，沉沒度H=300米。4）連接方式研究提升短節(jié)吊 卡泵上短節(jié)專用吊裝工具離心泵防 氣 罩特殊變徑法蘭保護器電機圖349 油氣分離裝置連接示意圖 基本的油氣分離原理已經(jīng)比較成熟，制約應(yīng)用的最大難點是如何將100m以上長的分離裝置在井內(nèi)的順利起下。（2）在井口將潛油離心泵下節(jié)和進液接頭接為一體，裝入防氣罩內(nèi)。（3）拆去防氣罩吊裝工具和離心泵提升短節(jié)。為解決電泵的連續(xù)出油與有桿泵的半程出油矛盾，避免電泵的電流沖擊損壞，研制了蓄能匹配裝置。井液經(jīng)電泵舉升至井液匹配器，抽油泵上部在工作一段時間后，必然形成氣頂。(1) 引導油流順利地從電潛泵系統(tǒng)進入有桿泵系統(tǒng)，即在兩系統(tǒng)之間起銜接作用。由于電潛泵系統(tǒng)為連續(xù)排液的系統(tǒng)，而有桿泵系統(tǒng)為上沖程吸液，下沖程排液，因此，在下沖程固定閥關(guān)閉，電潛泵處于憋壓狀態(tài)，影響電潛泵的正常工作，電潛泵長期處于這種工作狀態(tài)下，將使電潛泵的壽命大大縮短。則儲能器內(nèi)液面波動規(guī)律可由下式描述： (351) (352) (353)式中 ——儲能器的橫截面積，m2；——有桿抽油系統(tǒng)油管的橫截面積，m2。(2) 儲能器效果分析已知油井使用套管直徑為159mm，則選用儲能器的外徑mm，內(nèi)徑mm，油管外徑D= 73mm，沖次6min－1，有桿泵的沉沒度為m，原油密度，含水率，油井產(chǎn)液量為50m3/d，電潛泵排量50m3/d。因此，儲能器的使用能夠大大降低有桿泵吸入口壓力波動范圍，從而改善泵的工況，延長電潛泵的壽命和檢泵周期。對于某一具體的油井，在給定配產(chǎn)下，根據(jù)油井流入動態(tài)可得到相應(yīng)的井底流壓。該管柱結(jié)構(gòu)如圖362所示，由電泵系統(tǒng)、防氣裝置、有桿泵、蓄能裝置、復合井口等組成。井液首先沿電泵及防氣裝置外上行，上行過程中壓力降低使溶解氣析出，到泵上排出，從井口套管放出。當氣柱達到一定高度時或電潛泵產(chǎn)液高于有桿泵排液量時，放氣閥自動開啟，將多余氣體釋放。（4） 整套管柱無封隔器等薄弱點，并可隨時測試井底壓力、液面等參數(shù)。根據(jù)國內(nèi)深層砂礫巖油藏、碳酸鹽巖油藏、深層低滲砂巖油藏產(chǎn)量分析，液面低于2000米時，液量通常在50m3/d以下。1)電泵的選擇①總揚程計算式中 —離心泵所需總揚程； —泵掛深度； —油壓折算揚程；2MPa，按200m計算； —泵吸入口壓力計算揚程； —油管損失。同時根據(jù)泵送液體所需功率優(yōu)選電機型號，并確定電機的揚程和所需級數(shù)，泵送液體所需功率為:式中 ——泵送液體所需的潛油電機功率，；——泵的額定排量，取=50 m3/d；——泵的額定揚程，m；——井液密度，取= t/m3；——重力加速度，取=10 m/s2；——泵的系統(tǒng)效率，根據(jù)特性曲線取=40%。計算功率損失的公式如下。確定下泵深度1800 m，56管式抽油泵，排量50 m3／d。蓄能裝置設(shè)計開啟壓力3MPa，總長度87m。內(nèi)管27/8 平式油管100m （－）π/41007800＋10093 N/m =24199N（3）液柱載荷液柱載荷由作用在油管變徑臺階面、有桿泵(φ56泵)柱塞以及電潛泵(外徑φ102)上液柱壓力產(chǎn)生。 8001800()= 34740N ③電泵載荷計算折算液柱高度2700m，作用面積為π(D12－D02)/4，其中D1為葉輪吸入口直徑，D2為軸徑。①井口油管懸掛器承受載荷計算抽汲過程中懸掛器可能承受的最大負荷為： ＋＋ = ②蓄能器內(nèi)筒接頭承受載荷計算蓄能器內(nèi)筒接頭承受載荷為87m 的27/8EUE油管重、有桿泵重量、桿柱重量以及有桿泵液柱載荷： 87m93N/m+34740N＋=③蓄能器外筒接頭承受載荷計算蓄能器外筒接頭承受載荷為27/8EUE油管1760m、31/2EUE油管850m、油氣分離器、電泵機組、2500m電纜以及電泵載荷：1760m95N/m+850m136N/m +24199N+8100N +42464N+70070N =④蓄能器上接頭承受載荷計算蓄能器上接頭承受86m 的41/2油管、27/8EUE油管1760m、31/2EUE油管850m、油氣分離器、電泵機組、2600m電纜以及全部液柱載荷。管柱的各螺紋連接強度可以滿足要求。在車古201－1試驗過程中。懸掛器一是可以在下面懸掛管柱，上可接光桿密封器，二是有整體穿越器的通道。通過該技術(shù)成功實現(xiàn)復合舉升工藝在摻稀稠油井中的現(xiàn)場應(yīng)用，增油效果顯著。2．流入動態(tài)預(yù)測模塊該模塊完成常規(guī)砂巖油藏油井油氣水三相流入動態(tài)預(yù)測。離散參數(shù)優(yōu)化設(shè)計可以得到很多不同生產(chǎn)參數(shù)組合下的設(shè)計結(jié)果。圖381 油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入界面圖382 抽油機特性數(shù)據(jù)輸入界面圖383 抽油機沖程、沖次輸入界面圖384 電潛泵特性曲線數(shù)據(jù)輸入界面圖385 電潛泵特性曲線圖386 流入動態(tài)預(yù)測數(shù)據(jù)圖387 流入動態(tài)曲線圖388 選定參數(shù)設(shè)計圖389 沿井筒的壓力分布圖3810 沿井筒的溫度分布圖3811 離散優(yōu)化設(shè)計界面圖3812 離散優(yōu)化設(shè)計有桿泵沖程選擇界面 圖3813 離散優(yōu)化設(shè)計有桿泵沖次選擇界面圖3814離散優(yōu)化設(shè)計有桿泵泵徑選擇界面圖3815離散優(yōu)化設(shè)計有桿泵泵深選擇界面圖3816 離散優(yōu)化設(shè)計電潛泵參數(shù)選擇界面圖3817 離散優(yōu)化設(shè)計設(shè)計結(jié)果輸出表61給出了油井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，表62是通過有桿泵—電潛泵接替舉升系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計軟件依據(jù)油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行設(shè)計得到的結(jié)果。m)電機功率(kw)上部鋼級為N80的31/2 in外加厚油管(m)2036下部鋼級為N80的27/8 in外加厚油管(m)2464抽油桿徑(mm)192225抽油桿長(m)1350450電泵設(shè)計結(jié)果電泵型號W50電泵泵掛深度(m)4500電泵級數(shù)525電潛泵效率(%)潛油電機功率(kw)45井底流壓(MPa)泵吸入口壓力(MPa)泵排出口壓力(MPa)泵吸入口溫度(℃)泵排出口溫度(℃)油井產(chǎn)液量(m3/d)圖3819 沿井筒壓力分布圖3820 沿井筒溫度分布通過圖3819可以清楚地看到電潛泵和有桿泵的兩級增壓作用。1）TK6463稀油井現(xiàn)場應(yīng)用TK6463井于2007年12月轉(zhuǎn)管式泵電泵復合舉升深抽工藝作業(yè)，管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計：QYD80/2500潛油電機+保護器+分離器+多級離心泵+變絲+27/8EUE油管2根+單流閥+泄油器+27/8EUE油管1880m+27/8EUE41/2TBG變扣接頭+蓄能裝置（內(nèi)含44mm抽油泵）+蓄能器＋31/2EUE油管1916m＋31/2雙公短節(jié)＋油管掛；，；于2008年1月1日成功試抽，增油效果明顯，措施有效期336天，累計增油6088t。（2）本項目研究成功有桿泵電潛泵接力舉升工藝技術(shù)，實現(xiàn)了4000m人工舉升工藝，通過現(xiàn)場應(yīng)用15井次，累計增油6萬余噸，有效解決了油井因供液不足間開生產(chǎn)問題，大大提高了油井生產(chǎn)時效，提高了原油產(chǎn)量。5項目結(jié)論通過本項目的研究，有桿泵電潛泵接力復合舉升深抽工藝在塔河超深油井中應(yīng)用取得了較好的效果。圖3820顯示流體經(jīng)過電潛泵時有明顯增溫，在經(jīng)過有桿泵時變化不大。表381 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)油層中深(m)5881　套管內(nèi)徑(mm)124油層壓力(MPa)65原油體積系數(shù)飽和壓力(MPa)原油粘度(mPa限定條件分為：最大產(chǎn)量、限定產(chǎn)量、限定流壓；排序指標分為：舉升效率、產(chǎn)液量、經(jīng)濟指標、性能指標；準備加入綜合指標按一定的權(quán)重綜合考慮舉升效率、產(chǎn)液量、經(jīng)濟指標、性能指標。利用選定參數(shù)設(shè)計可以對給定電潛泵有桿泵的設(shè)備及抽汲參數(shù)的復合舉升生產(chǎn)系統(tǒng)進行設(shè)計；離散參數(shù)優(yōu)化設(shè)計可以根據(jù)確定的離散變量進行組合覆蓋計算，根據(jù)相應(yīng)的限定條件和排序指標進行方案優(yōu)選。其主要功能模塊包括數(shù)據(jù)輸入、流入動態(tài)預(yù)測、生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計以及結(jié)果輸出等四個主要模塊。其作用一是可以實現(xiàn)兩端電纜的可靠插接，再一個可以實現(xiàn)20MPa的高壓密封。圖371 整體穿越復合井口示意圖 圖371是整體穿越復合井口的示意圖。1）復合井口試驗前期采用常規(guī)電泵井口。31/。電泵載荷為：8002700(－)=33432N總液柱負荷：20296＋21447＋30575=88575N=（4）井下泵組重量實測總重量為8100N。①油管變徑臺階面載荷計算液柱高度1716m，臺階面為31/2 EUE油管內(nèi)截面與27/8EUE油管內(nèi)截面形成的環(huán)面。管柱負荷主要由油管柱、蓄能器、油氣分離器、有桿泵、電泵機組的重量以及液柱載荷構(gòu)成。（3）油管柱的設(shè)計選擇復合舉升的管柱長度為4500m，采用蓄能器上接31/2 EUE油管，蓄能外管下27/8EUE油管。 經(jīng)計算得 =（2）有桿泵系統(tǒng)的設(shè)計選擇確定了經(jīng)電泵舉升到達有桿泵吸入口的流量、壓力后，進行有桿泵系統(tǒng)的設(shè)計選擇。選擇電纜的規(guī)格和型號的主要依據(jù)是電纜的載流能力和工作環(huán)境。②多級離心泵的選擇計算出排量和揚程后，選擇泵型號，并計算所需葉輪級數(shù)。該井確定滿足4000米后期舉升要求，下泵深度4500米。根據(jù)電泵的揚程、排量、效率選擇不同的有桿泵抽汲參數(shù)組合（泵徑、沖程、沖次以及下泵深度），進行抽油桿柱設(shè)計。（2）防氣裝置可使電泵系統(tǒng)在較高氣油比井液中也可正常工作；（3）抽油泵上部的蓄能器一是可以保證有桿泵具有300m沉沒度，使有桿泵正常工作。 井液經(jīng)電泵舉升至蓄能器，抽油泵上部在工作一段時間后，必然形成氣頂。蓄能裝置由蓄能器、蓄能外管蓄能內(nèi)管、變徑接頭組成，抽油泵懸掛在蓄能內(nèi)管下部，蓄能外管內(nèi)部，與蓄能外管一起連接在蓄能器下方。圖361 復合舉升系統(tǒng)舉升原理示意圖—井口油壓 —有桿泵吸入口壓力 —電潛泵吸入口壓力—井底流壓 —有桿泵排出口壓力 —電潛泵排出口壓力—有桿泵下泵深度 —電潛泵下泵深度 —井深高效油氣分離裝置抽油泵電纜電機電泵吸入口井液蓄能器器圖362 有桿泵－電潛泵復合舉升管柱示意圖要實現(xiàn)該工藝首先要解決兩個問題。表351 不使用儲能器時的設(shè)計結(jié)果表上沖程電潛泵的排出口壓力()有桿泵的吸入口壓力()下沖程電潛泵的排出口壓力()有桿泵的吸入口壓力()有桿泵吸入口壓力波動()表352 使用儲能器時的設(shè)計結(jié)果表儲能器的長度()330安全系數(shù)上沖程電潛泵的排出口壓力()有桿泵的吸入口壓力()下沖程電潛泵的排出口壓力()有桿泵的吸入口壓力() 有桿泵吸入口壓力波動()－電潛泵接力復合舉升工藝研究復合舉升系統(tǒng)的工作流程是：油層流體沿射孔層段流至井底，并在井底流壓的作用下沿井筒向上流動，流經(jīng)電潛泵后被電潛泵舉升一定的高度，再由有桿泵復合舉升至地面，從而實現(xiàn)4000米超深舉升。設(shè)計結(jié)果如表351和表352所示。圖353 液面波動規(guī)律曲線—儲能器內(nèi)液體的位移 —儲能器內(nèi)液體的速度 —儲能器內(nèi)液體的加速度 3）儲能器的設(shè)計計算(1) 儲能器的容積儲能器的長度由暫時儲集液體的體積以及上部有桿抽油系統(tǒng)的油管外徑共同決定。2）儲能器內(nèi)液面波動規(guī)律復合舉升系統(tǒng)在工作過程中，有桿泵柱塞周期性上下運動，實現(xiàn)吸液和排液，因此儲能器內(nèi)的液面也會隨著柱塞的周期性運動周期性的上下波動。由于電潛泵系統(tǒng)為連續(xù)排液的系統(tǒng)，而有桿泵系統(tǒng)為上沖程吸液，下沖程排液，因此，在下沖程中，需要有一個設(shè)備將下沖程時間段內(nèi)電潛泵所排出的液體儲集起來。當氣柱達到一定高度時或電潛泵產(chǎn)液高于有桿泵排液量時，蓄能閥自動開啟，將多余氣體釋放。外管下端連接在電泵上面的油管，上端與井液匹配器的外管接頭相連。圖351 井液匹配器結(jié)構(gòu)示意圖（4）保護電纜。先將進液接頭的下法蘭與保護器的變徑法蘭接好，再下放防氣罩，將防氣罩與變徑法蘭連接在一起（防氣罩上部有專用吊裝工具，電泵上部設(shè)計專用提升短節(jié)）?，F(xiàn)場連接方法（見圖349）如下。表341 不同螺距、氣液比條件下的分離系數(shù)、泵效參數(shù) b1015202530βαηR=200R=150R=100R=50其中：β—中間系數(shù)，α—分離系數(shù)，η—泵效，R—氣液比。將式（5）、（6）代入式（4）中得液氣混合物在螺旋內(nèi)的流量： 考慮在吸入口壓力下，部分氣溶解在原油中，油氣混合物在螺旋內(nèi)的流量（m3/s）可用下式表示式中 Qo——日產(chǎn)油量，m3/d；