一种抽油机井系统参数的确定方法

摘要

一种以参数敏感性分析为基础的抽油机井系统参数确定方法，涉及石油开采中的机械采油工艺技术。主要特征是通过求解带阻尼的波动方程，计算出冲程、冲次、泵径、泵深、抽油杆直径及长度等抽汲参数对系统效率的变化率，并按其绝对值大小进行排序，通过对抽汲参数的敏感性程度分析，并以系统效率、油井产量、载荷、扭矩等为限制条件，优选出一组最佳的抽油机井系统抽汲参数。其有益之处是：可以对影响抽油机系统效率的各种因素进行定量分析，可计算出光杆功率、抽油杆、油管效率等以往难以计算出的问题，提高了数据精度，解决了抽油机系统参数复杂的设计问题，可以提高油井的系统效率，适用于斜井、直井及不同类型的抽油机、电动机组成的抽油机井系统，适用面广。

主权项

1、一种抽油机井系统参数的确定方法，选取油井基本数据包括：油层中部深度、原油密度、原油粘度、冲程、冲次、泵深、泵径、产液量、含水、油压、套压、抽油机型号及几何尺寸，电机额定功率；抽油杆及油管数据包括：杆柱强度、杆柱级数、抽油杆直径和长度、油管直径；根据以上数据进行计算分析，其特征是：①计算出抽油机井各参数的敏感性程度通过求解带阻尼的波动方程，计算出抽油杆柱、泵柱塞上的载荷和位移、有效功率、光杆功率、输入功率、地面效率、井下效率、系统效率，并以油井当前使用的冲程、冲次、泵径、泵深、抽油杆直径及长度、电动机额定功率等可变参数的数值为基础，通过系统效率对上述可变参数求偏导数，计算出这些可变参数对系统效率的变化率，即敏感性程度，并按其绝对值大小进行排序；②根据可变参数的敏感性程度，调整3-5个可变参数，进行抽汲参数组合并计算出对应的系统效率值，选出系统效率大于油井当前系统效率的一系列抽汲参数组合。③以同时满足下列各条作为约束条件，在上述一系列抽汲参数组合中，初选出符合约束条件的抽汲参数组合；$\left\{\begin{array}{c}G\left(1\right)=Q_p-1440A_P\mathrm{Sn\alpha }\le 0\\ G\left(2\right)=1440A_P\mathrm{Sn\alpha }-1.15Q_p\le 0\\ G\left(3\right)=p_{\max }-\left[p_{\max }\right]\le 0\\ G\left(4\right)=M_{\max }-\left[M_{\max }\right]\le 0\\ G\left(5\right)={\sigma }_{\max }-\left[{\sigma }_{\max }\right]\le 0\\ G\left(6\right)=0.4-\alpha \le 0\end{array}\right.$ 其中：QP为油井目标产量，m3/d；Ap柱塞截面积，mm2；S冲程，m；n冲次，min-1；α泵充满系数，％；Pmax抽油机悬点设计最大载荷，kN；[Pmax]抽油机允许最大载荷，kN；Mmax减速箱输出轴设计最大扭矩，kN·m；[Mmax]减速箱输出轴允许最大扭矩，kN·m；σmax每级抽油杆顶端设计最大应力，MPa；[σmax]每级抽油杆顶端允许最大应力，MPa；④从第(3)步初选出的抽汲参数组合方案中，优选出一组系统效率最高的抽汲参数组合。