PDF《套管气辅助举升工艺动态分析模型》

auxiliary lifting;

dynamic model;

plunger pump efficiency;

downhole separator 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973 计划) 项目 典型陆相致密油藏高效开发模式研究 (编号:2015CB250906) . 第一作者:钟子尧(1991-) , 中国石油大学(北京) 油气田开发专业博士研究生, 现从事采油采气工艺的研究工作.通讯地址: (102249) 北 京市昌平区府学路

18 号中国石油大学(北京) 中油大厦

408 室.E-mail:[email protected]

72 气驱和天然气驱(如气顶、 溶解气驱) 油井往往 有较高的生产气液比.通过安装井下气液分离器, 可以减小井下气体对抽油泵工作带来的负面影响, 但分离出来的气体会进入油套环空并逐渐累积, 造 成油套环空憋压以及环空动液面下降, 影响抽油泵 的正常工作[1] .常规套管气处理工艺需要增加井口 定压回收装置, 不仅增加采油成本, 而且环空中高压 气体的能量没有有效利用. 为了在解决套管气问题的同时又能充分利用气 体能量, 在中原油田、 吐哈油田的高含气油井中(气 液比高于

100 m3 /m3 ) 率先采用了套管气辅助举升技 术. 文东油田22口油井使用套管气辅助举升技术后, 平均泵效从 17.4% 提高到 40.5% 以上, 并且油井平 均产液量提高

20 t/d[2-3] .在南堡油田的电潜泵采油 井中也实现了套管气辅助举升工艺的现场应用, 生 产井以 0.3 MPa/d 速度升高的套压在气举阀开启一 段时间后开始稳定, 以后生产过程比较平稳[4-5] .吉 林油田在套管气辅助举升工艺应用过程中, 提出了 气举阀下深的设计方法, 在安装气液分离器和气举 阀后4口油井系统效率均升高 10% 以上[6] .根据 油田现场的应用情况, 套管气辅助举升简化了套管 气回收工艺, 在高气液比油井中适应性强, 能有效提 高油井产量和采油效率.随着气驱采油技术的成熟 和推广应用, 套管气辅助举升工艺具有巨大的应用 潜力. 套管气辅助举升过程由环空憋压, 气举阀关闭 到开启, 环空向油管注气, 气体辅助举升等一系列动 态过程组成.通过耦合地层、 油套管和环空中的动 态流量关系, 建立了模拟套管气辅助举升过程的动 态模型, 可以得到气举阀开关前后套管压力和动液 面的变化, 并研究了各工艺参数在整个过程中对油 井生产系统的影响, 为套管气辅助举升设计提供了 相关依据.

1 模型建立 Model establishment 套管气辅助举升模型需要耦合不同类型的流动 过程, 还需要考虑井下气液分离器、 气举阀和抽油泵 以及抽油杆这些井下设备的工作特性.为了简化模 型, 假设如下:由于模拟时间步长较长, 井内两相流 动按稳态模型计算;

油套环空压力按静态压力分布 计算;

地层温度不随时间变化, 油管中流体温度计 算只考虑对流以及径向稳定传热, 而环空流体温度 是根据油管内的流体温度通过径向传热模型得到. 气举阀打开或者关闭取决于气举阀处的环空压力, 当环空压力大于气举阀开启压力时气举阀打开, 当 压力下降到关闭压力时气举阀关闭.气举阀打开时 只考虑由环空到油管的单向流动[7-10] . 如图

1 所示, 将油井分成

8 个部分.储层段有 很多表征油井产能的解析、 非解析模型,Vogel 方程 是在油气两相流条件下的油井产能常用模型, 这里 用其表征高含气油井井底压力与油井产液量的对应 关系[7] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?