【正文】 電機時要根據(jù)泵送液體的性質(zhì)、井身結(jié)構(gòu)和產(chǎn)液量計算電機周圍液體的流速，以保證電機得到良好的冷卻。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%。經(jīng)計算，得 =40kW，則理論電機功率為44kW，經(jīng)查表確定電機功率為45kW。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。由于潛油電纜是導(dǎo)體，工作時必然存在功率損失，功率損失程度與電纜的截面積和長度有關(guān)，為減小這一損失，應(yīng)盡可能選擇截面積較大的電纜。計算功率損失的公式如下。式中 ——電纜功率損失，；——電動機工作電流，=37；——電纜內(nèi)阻，=50。 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。選擇主要是下泵深度、泵徑、桿柱組合等。確定下泵深度1800 m，56管式抽油泵，排量50 m3／d。由桿柱等強度設(shè)計理論，合理的桿柱組合為25mm558 m＋22 mm630 m＋19mm612 m 工作參數(shù) 3次／min可以滿足排量要求。（3）油管柱的設(shè)計選擇復(fù)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。油氣分離裝置設(shè)計外管外徑114mm，內(nèi)徑102mm，內(nèi)管為73mm油管，螺旋螺距10cm，總長度98m。蓄能裝置設(shè)計開啟壓力3MPa，總長度87m。－電泵復(fù)合舉升管柱強度校核計算由于復(fù)合舉升的管柱長度最長達4500m，且較復(fù)雜，須進行管柱安全校核。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。（1）管柱重量油管柱組成：31/2 EUE油管(2566m) + 蓄能器+27/8EUE油管1760m油管柱重量：2566136N/m +176095 N/m=516176N蓄能器組成：4 1／2in油管(86m)＋27/8 平式油管(77m) 蓄能器重量：86m247N／m+77m93 N/m=28403N（2）油氣分離器重量油氣分離器的外徑102mm，內(nèi)徑89mm，長度100m，其重量按等體積的鋼材計算。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。設(shè)井下液體密度800kg/m3。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。 8001716(－)= 20403N ②有桿泵載荷計算液柱高度1800m，泵徑56mm。 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。按照D1＝D max＝46mm，D0＝Dmax＝。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。（5）抽油桿柱重量558＋ kg/m630＋ kg/m612= （6）電纜重量，電纜重量4500＝由此得到管柱總重量為：516176＋28403＋24199＋8100+ t=546562N= （7）管柱校核 對井口油管懸掛器、蓄能器外筒和內(nèi)筒的上接頭以及蓄能器下端接頭分別校核螺紋聯(lián)接強度。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。 86m247N/m+282800N+24199N + +8100N +113531N+72873N =，綜合上述計算，查《井下作業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)手冊》，可知N80，27/， MPa。31/。懸掛器采用3 1/2UPTBG螺紋。管柱的各螺紋連接強度可以滿足要求。（1）正常下入電泵上面的油管至設(shè)計長度后，連接4TBG2 7/8UPTBG變徑接頭；（2）下入蓄能外管至設(shè)計深度；（3）把抽油泵下入蓄能外管內(nèi)；（4）泵上連接蓄能內(nèi)管至設(shè)計深度；（5）把蓄能器的下端2 7/8TBG同蓄能內(nèi)管連接；（6）下放蓄能器及蓄能內(nèi)管，把蓄能器的下端4TBG同蓄能外管連接；（7）按常規(guī)下入油管。1）復(fù)合井口試驗前期采用常規(guī)電泵井口?，F(xiàn)場操作是把井口段電纜鎧皮和石棉護層剝掉，分別穿越井口的3個孔，裝電纜密封膠皮。在車古201－1試驗過程中。為此改進設(shè)計了整體穿越復(fù)合井口。圖371 整體穿越復(fù)合井口示意圖 圖371是整體穿越復(fù)合井口的示意圖。主要由井口殼體、懸掛器、整體穿越器組成。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。圖372 整體穿越器示意圖圖372是整體穿越器的示意圖。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。2）過電纜封隔器為滿足復(fù)合舉升工藝在稠油摻稀井中應(yīng)用而改進設(shè)計了過電纜封隔器（如圖373），實現(xiàn)電纜穿越。通過該技術(shù)成功實現(xiàn)復(fù)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。圖373 過電纜封隔器電潛泵有桿泵復(fù)合舉升生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法是以油井生產(chǎn)系統(tǒng)為對象，以油井供液能力為依據(jù)，以電潛泵有桿泵兩種舉升方式的協(xié)調(diào)和整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)，采用節(jié)點系統(tǒng)分析的方法，在充分研究油層、井筒、排出系統(tǒng)工作規(guī)律 、相互作用和其對油井生產(chǎn)動態(tài)影響的基礎(chǔ)上進行程序編制的,軟件可以完成電潛泵有桿泵復(fù)合舉升生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化的功能。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。1．數(shù)據(jù)輸入模塊該模塊完成油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入、抽油機特性數(shù)據(jù)輸入、電動潛油離心泵特性曲線及輔助設(shè)備特性數(shù)據(jù)輸入等功能。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。3．生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計模塊該模塊采用選定參數(shù)和離散參數(shù)對復(fù)合舉升系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。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(fù)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。4. 結(jié)果輸出模塊實現(xiàn)選定參數(shù)設(shè)計和離散參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果輸出。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。用戶可以根據(jù)限定條件按照排序指標對計算結(jié)果進行排序。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。軟件的數(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)果輸出等模塊的界面見以下各圖。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。按照計算結(jié)果得到油井流入動態(tài)曲線(圖3818)、有桿泵—電潛泵接替舉升系統(tǒng)壓力分布(圖3819)和溫度分布(圖3820)。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(mPas)地層溫度(℃)含水量(%)0油相對密度(小數(shù))井口回壓(MPa)1氣相對密度(小數(shù))氣油比(m3/m3)30地層水相對密度(小數(shù))1　 圖3818 油井流入動態(tài)曲線表382 設(shè)計結(jié)果抽油機設(shè)計結(jié)果抽油機類型有桿泵下泵深度(m)1800許用載荷(kN)120泵徑(mm)56沖程(m)沖數(shù)(min1)3有桿泵理論排量(m3/d)懸點最大載荷(kN)懸點最小載荷(kN)減速箱扭矩(kNm)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。首先由電潛泵將流體舉升一定高度，這樣減小了有桿泵的下泵深度，從而能夠有效進行油井深抽。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。4現(xiàn)場試驗與效果為了全面驗證接力復(fù)合舉升采油工藝技術(shù)在塔河油田超深井中的適應(yīng)性和可行性，在前期論證、研究和優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，自2007年1月至2008年12月進行了15口井的現(xiàn)場試驗，檢泵周期最長為336天，累計增油6萬余噸，取得了很好的應(yīng)用效果。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(fù)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。表41 有桿泵電潛泵復(fù)合舉升應(yīng)用效果對比表生產(chǎn)方式工作制度日產(chǎn)液t/d日產(chǎn)油t/d含水%泵效%￠44管式泵5m3n/min￠44管式泵＋80電泵5m4n/min,27HZ058效果對比↑↑↓↑圖41　TK6463井轉(zhuǎn)復(fù)合接力泵生產(chǎn)曲線2）T728CH稠油井現(xiàn)場應(yīng)用T728CH井采用有桿泵電潛泵接力復(fù)合舉升現(xiàn)場應(yīng)用，管柱設(shè)計結(jié)構(gòu)QYDB50/2500潛油電機+保護器+分離器+多級離心泵+變絲+27/8EUE油管1 720 m+95/8過電纜封隔器+31/2EUE油管1根＋31/2篩管2根+31/2EUE油管2根+CYB70/44TH抽稠泵泵筒+31/2EUE油管2 300 m＋31/2雙公短節(jié)＋油管掛；截止目前累計增油341t，并繼續(xù)有效。5項目結(jié)論通過本項目的研究，有桿泵電潛泵接力復(fù)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。（1）形成了有桿泵電潛泵接力復(fù)合舉升工藝工藝技術(shù)，有效解決了塔河油田超深井在開發(fā)后期動液面下降至3000m以下的舉升問題；形成了有桿泵電潛泵接力舉升工藝管柱結(jié)構(gòu)；研制了高效油氣分離器及井液匹配儲能器，有效解決了氣體影響及電潛泵連續(xù)排液與有桿泵半程出液的矛盾；該技術(shù)的成功，為塔河油田超深井后期開發(fā)提供強有力的技術(shù)支持。（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。