CN106682790B - 一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法 - Google Patents

一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，该方法包括以下步骤：选择适宜深度的油井进行螺杆泵生产，确定生产开发的油藏油井相关参数，并确定螺杆泵的扬程、举升速度，计算重力压损；将油井进行分段计算，分段迭代计算出每段的摩阻损失；将每段的摩阻损失进行求和得到总的摩阻损失，再将总的摩阻损失和重力压损求和得到沿程损失；将沿程损失和步骤二得到的螺杆泵的扬程进行比较，若沿程损失大于螺杆泵扬程，即螺杆泵不能举升；反之，螺杆泵可以用于举升。该方法是针对原油粘度较高的，不含气、不含水的浅层稠油油藏，能否采用螺杆泵举升生产的一种判断方法，为现场浅层稠油是否采用螺杆泵生产开发给予一定的指导。

Description

一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法
技术领域
本发明涉及一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，属于油田开采技术领域。
背景技术
对于浅层稠油油藏的生产开发，油井自喷能力有限，而采用机抽等手段是常用手段。在多种机械泵的应用中，螺杆泵由于其卓越的性能-高泵效，地面设备简单，无污染、噪声小，适应的原油粘度范围广，操作方便等优势，被广发用来进行浅层油藏的生产开发。螺杆泵优越的性能，也导致了其适用条件有一定的限制。一般螺杆泵能够举升的原油粘度范围是低于8000mPa·s，扬程范围一般是1800m以内，虽然现阶段也有超深井的螺杆泵，但是本身推广性较小。当对一口井进行稠油举升生产的时候，不能正确的选择举升泵，会无形之间增加工作量；选择了螺杆泵，或许超负荷运载会破坏螺杆泵，从而造成油田单位的经济损失。
为此，需要一套方法来判断是否能够采用螺杆泵进行生产，而本方法是针对不含气、不含水的边远浅层稠油油藏区块的生产开发。
发明内容
为解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，该方法是针对原油粘度较高的，不含气、不含水的浅层稠油油藏，能否采用螺杆泵举升生产的一种判断方法，为现场浅层稠油是否采用螺杆泵生产开发给予一定的指导。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、选择适宜深度的油井进行螺杆泵生产，其中油井的深度小于或等于1800米；
步骤二、确定生产开发的油藏油井相关参数，并确定螺杆泵的扬程、举升速度，所述油藏油井相关参数包括油藏深度、日产量、油管直径、抽油杆直径、液体密度、井底原油粘度；
步骤三、获取原油密度、当地的重力加速度值以及油井钻井过程中与地层的倾角，进行计算重力压损；
步骤四、将油井进行分段计算，分别计算出每段的液体粘度；
步骤五、通过每段的液体粘度和下式计算出每段的雷诺数，再查莫迪图获取相应的阻力系数；
Figure BDA0001211179270000021
式中：Re为雷诺数，无因次量；vm为平均速度，m/s；d为抽油杆直径，m；D为油管直径，m；ρl为液体密度，kg/m3；μl为液体粘度，mPa·s；
步骤六、通过上述步骤获取的阻力系数和下式计算每段的摩阻压力梯度，再获取每段的摩阻损失；
Figure BDA0001211179270000022
式中：τf为摩阻压力梯度，Pa/m；λ为阻力系数，无因次；vl为在该管段的平均压力和平均温度下，液相的平均流速，m/s；ρl为液体密度，kg/m3；D为油管直径，m；d为抽油杆直径，m；
步骤七、将每段的摩阻损失进行求和得到总的摩阻损失，再将总的摩阻损失和重力压损求和得到沿程损失；
步骤八、将沿程损失和步骤二得到的螺杆泵的扬程进行比较，若沿程损失大于螺杆泵扬程，即螺杆泵不能举升；反之，螺杆泵可以用于举升。
进一步的是，所述步骤四具体为：
A、将油藏深度划分为若干段，
B、现场测定粘温关系和地温梯度；
C、根据每段的深度确定每段的温度；
D、最后确定每段的液体粘度。
本发明的有益效果：该方法是针对原油粘度较高的，不含气、不含水的浅层稠油油藏，能否采用螺杆泵举升生产的一种判断方法，为现场浅层稠油是否采用螺杆泵生产开发给予一定的指导。
具体实施方式
本发明的一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、选择适宜深度的油井进行螺杆泵生产，其中油井的深度小于或等于1800米；因井深超过1800m的油井不宜采用螺杆泵进行抽油生产；
步骤二、确定生产开发的油藏油井相关参数，并确定螺杆泵的扬程、举升速度，所述油藏油井相关参数包括油藏深度、日产量、油管直径、抽油杆直径、液体密度(其为油水混合液的平均密度)、井底原油粘度；其中油藏深度可计算螺杆泵的扬程，比如1600米的扬程为16MPA，其日产量、油管直径、抽油杆直径可通过管流的举升通用公式(流量/管道横切面积就是线速度)确定举升速度；
步骤三、获取原油密度、当地的重力加速度值以及油井钻井过程中与地层的倾角，进行计算重力压损；
步骤四、将油井进行分段计算；其中在举升过程中由于地温梯度的存在，原油粘度随着温度的下降而上升，增加了流动摩阻，需要考虑地层温度影响，引入原油的粘温关系和地温梯度，即用分段计算摩阻损失，每一段距离内取粘度的平均值开展计算；分别计算出每段的液体粘度；
步骤五、通过每段的液体粘度和下式计算出每段的雷诺数，再查莫迪图获取相应的阻力系数；
Figure BDA0001211179270000041
式中：Re为雷诺数，无因次量；vm为平均速度，m/s；d为抽油杆直径，m；D为油管直径，m；ρl为液体密度，kg/m3；μl为液体粘度，mPa·s；
平均速度vm即为步骤二确定的举升速度；
其中莫迪图如表1：
表1：雷诺数与阻力系数的对应关系
Figure BDA0001211179270000042
步骤六、通过上述步骤获取的阻力系数和下式计算每段的摩阻压力梯度，再获取每段的摩阻损失；其中因为是单相流举升，油藏产油中不含气、不含水，因此采用Griffith方法，见下式进行沿程摩阻的计算并获取相关参数：
Figure BDA0001211179270000051
式中：τf为摩阻压力梯度，Pa/m；λ为阻力系数，无因次；vl为在该管段的平均压力和平均温度下，液相的平均流速，m/s；ρl为液体密度，kg/m3；D为油管直径，m；d为抽油杆直径，m。
液相的平均流速即为步骤二确定的举升速度；
步骤七、将每段的摩阻损失进行求和得到总的摩阻损失，再将总的摩阻损失和重力压损求和得到沿程损失；
其中，螺杆泵举升稠油过程的沿程损失压降，见下式，沿程压降损失主要分为重力损失ρ液g sinθ，摩阻损失
Figure BDA0001211179270000052
加速度损失
Figure BDA0001211179270000053
三个部分；
Figure BDA0001211179270000054
对三个部分压降损失进行分析，因为其螺杆泵举升过程是匀速过程，加速度的变化量基本可以忽略，所以基本沿程损失来源于摩阻损失和重力损失组成，如下式；
Figure BDA0001211179270000055
步骤八、将沿程损失和步骤二得到的螺杆泵的扬程进行比较，若沿程损失大于螺杆泵扬程，即螺杆泵不能举升；反之，螺杆泵可以用于举升。
为了计算更佳精确，优选的实施方式是，所述每段的深度为100米。
因为在举升过程中由于地温梯度的存在，原油粘度随着温度的下降而上升，增加了流动摩阻，需要考虑地层温度影响，即所述步骤四具体为：
A、将油藏深度划分为若干段，
B、现场测定粘温关系和地温梯度；
C、根据每段的深度确定每段的温度；
D、最后确定每段的液体粘度。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
以新疆油田某区块某井为例进行螺杆泵的举升原油能力判断，
S100、该井区的油藏深度是1600m，在常规螺杆泵举升范围内，则进行螺杆泵生产；
S200、确定生产开发的油藏油井相关参数(如表2)，并现场测定粘温关系和地温梯度；
表2
Figure BDA0001211179270000061
日产量3m3/d可以确定出举升速度是0.0176m/s，油藏深度可以确定出螺杆泵的扬程12.65MPA，
S300、获取原油密度、当地的重力加速度值以及油井钻井过程中与地层的倾角，进行计算重力压损；
S400、将油井进行分段计算，将原油粘度按照油藏深度与原油粘度的关系，每100m做一个分段，每100m做一个原油粘度的平均值，将不同井深阶段的原油粘度按梯度计算，再根据现场测定粘温关系和地温梯度确定每段的粘度；
S500、通过每段的粘度和下式计算出每段的雷诺数(结果如表3)；
Figure BDA0001211179270000062
式中：Re为雷诺数，无因次量；vm为平均速度，m/s；d为抽油杆直径，m；D为油管直径，m；ρl为液体密度，kg/m3；μl为液体粘度，mPa·s；
表3
深度m 平均计算深度m 温度，℃ 粘度，mPa·s Re
0 / / / /
100 50 13.865 2.14502763 0.183698
200 150 16.195 1.906094003 0.206725
300 250 18.525 1.68742108 0.233514
400 350 20.855 1.488075339 0.264796
500 450 23.185 1.30712326 0.301453
600 550 25.515 1.143631321 0.344549
700 650 27.845 0.996666001 0.395355
800 750 30.175 0.86529378 0.455379
900 850 32.505 0.748581136 0.526378
1000 950 34.835 0.645594548 0.610347
1100 1050 37.165 0.555400495 0.709464
1200 1150 39.495 0.477065457 0.825959
1265 1232.5 41.41725 0.420704892 0.93661
S600、再查莫迪图获取相应的阻力系数；通过表1雷诺数与摩擦阻力对应关系可以看出属于层流，通过上述步骤获取的阻力系数和下式计算每段的摩阻压力梯度，再获取每段的摩阻损失(结果如表4)；
Figure BDA0001211179270000071
式中：τf为摩阻压力梯度，Pa/m；λ为阻力系数，无因次；vl为在该管段的平均压力和平均温度下，液相的平均流速，m/s；ρl为液体密度，kg/m3；D为油管直径，m；d为抽油杆直径，m；
表4
Figure BDA0001211179270000072
Figure BDA0001211179270000081
S700、将每段的摩阻损失进行求和得到总的摩阻损失，通过表4可以看出：总的摩阻损失＝每段的摩阻损失的和＝0.544MPa；又因沿程压降损失＝摩阻损失+重力损失+加速度损失，因为其螺杆泵举升过程是匀速过程，加速度的变化量基本可以忽略，所以基本沿程损失来源于摩阻损失和重力损失组成；所以沿程损失＝摩阻损失+重力损失+加速度损失＝11.93MPa；
S800、将步骤S200得到的螺杆泵的扬程12.65MPA与步骤S700计算得到的沿程损失11.93MPa进行判断，螺杆泵的扬程12.65MPA大于沿程损失11.93MPa，则螺杆泵扬程是可以满足该沿程损失，可以举升。

Claims (3)

1.一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、选择适宜深度的油井进行螺杆泵生产，其中油井的深度小于或等于1800米；
步骤二、确定生产开发的油藏油井相关参数，并确定螺杆泵的扬程、举升速度，所述油藏油井相关参数包括油藏深度、日产量、油管直径、抽油杆直径、液体密度、井底原油粘度；
步骤三、获取原油密度、当地的重力加速度值以及油井钻井过程中与地层的倾角，进行计算重力压损；
步骤四、将油井进行分段计算，分别计算出每段的液体粘度；
步骤五、通过每段的液体粘度和下式计算出每段的雷诺数，再查莫迪图获取相应的阻力系数；
Figure FDA0002332508020000011
式中：Re为雷诺数，无因次量；vm为平均速度，m/s；d为抽油杆直径，m；D为油管直径，m；ρl为液体密度，kg/m3；μl为液体粘度，mPa·s；
步骤六、通过上述步骤获取的阻力系数和下式计算每段的摩阻压力梯度，再获取每段的摩阻损失；
Figure FDA0002332508020000012
式中：τf为摩阻压力梯度，Pa/m；λ为阻力系数，无因次；vl为在每段的平均压力和平均温度下，液相的平均流速，m/s；ρl为液体密度，kg/m3；D为油管直径，m；d为抽油杆直径，m；
步骤七、将每段的摩阻损失进行求和得到总的摩阻损失，再将总的摩阻损失和重力压损求和得到沿程损失；
步骤八、将沿程损失和步骤二得到的螺杆泵的扬程进行比较，若沿程损失大于螺杆泵扬程，即螺杆泵不能举升；反之，螺杆泵可以用于举升。
2.根据权利要求1所述的一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，其特征在于，所述每段的深度为100米。
3.根据权利要求1所述的一种浅层稠油油藏单相流螺杆泵举升的预判方法，其特征在于，所述步骤四具体为：
A、将油藏深度划分为若干段，
B、现场测定粘温关系和地温梯度；
C、根据每段的深度确定每段的温度；
D、最后确定每段的液体粘度。
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