一種確定過空心抽油桿加熱電纜下入深度的方法
【專利摘要】確定過空心抽油桿加熱電纜下入深度的方法，應(yīng)用于油田高凝高蠟原油井，利用空心抽油桿的空心中下入加熱電纜伴熱升溫采油。首先采集準(zhǔn)備下入空心抽油桿的油井參數(shù)和空心抽油桿的技術(shù)參數(shù)；然后建立常規(guī)抽油井溫降模型、建立有熱源抽油井溫降模型；最后依據(jù)模型計(jì)算出的下入深度進(jìn)行施工，最后校核抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷。效果是：滿足抽油機(jī)最大懸點(diǎn)載荷的前提下，實(shí)現(xiàn)了凝固點(diǎn)大于35℃的油井正常生產(chǎn)；不熱洗、不加藥，油井有效時(shí)率平均提高10個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)省了生產(chǎn)運(yùn)行成本，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
【專利說明】-種確定過空心抽油桿加熱電纜下入深度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及油田采油【技術(shù)領(lǐng)域】，特別設(shè)及在高凝高蠟原油井，利用過空屯、抽油桿 加熱采油【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種確定過空屯、抽油桿加熱電纜下入深度的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高凝高蠟原油井在生產(chǎn)過程中，因原油物性差容易造成抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷增大，在 停電停井的情況下重新起抽困難，增加了油井維護(hù)的難度，同時(shí)，有的井不采取井筒加熱技 術(shù)，根本不能正常生產(chǎn)。在油井中下入一定深度的空屯、抽油桿輔助電纜加熱能解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 際問題，但是其下入深度往往是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不利于提高油井的高凝高蠟原油開采效果，也 不能達(dá)到節(jié)能降耗目的。
[0003] 史正剛，王東國(guó)等人發(fā)表在2011年第3期《中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報(bào)》上的"電 加熱抽油井筒的溫度預(yù)測(cè)及功率確定"一文，只提出了加熱電纜配備功率的問題，未提到合 理下入深度的問題。
[0004] 李勝彪張振華等人發(fā)表在2005年第1期《油氣田地面工程》雜志上的"井筒電加 熱技術(shù)在稠油開采中的應(yīng)用"一文，論述了空屯、抽油桿電加熱裝置結(jié)構(gòu)及原理、工藝特點(diǎn)、 適用范圍及施工技術(shù)要求和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得效益等。
[0005] 上述文獻(xiàn)中對(duì)電加熱桿的應(yīng)用效果都進(jìn)行了充分的論述，但是未提及電加熱桿下 入深度。目前，管柱的連接關(guān)系已經(jīng)具備，但沒有技術(shù)人員能確定電加熱桿下入井內(nèi)的最 適合的深度，大家憑經(jīng)驗(yàn)確定下入深度。下入深過大，會(huì)增加抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷和耗電，也會(huì) 造成加熱電纜和空屯、抽油桿浪費(fèi)；下入深度不足，起不到充分的加熱作用，油井不能正常生 產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是；提供一種確定過空屯、抽油桿加熱電纜下入深度的方法。建立井 口出油溫度和深度的數(shù)學(xué)模型并求解，確定空屯、抽油桿加熱電纜下入最適合的深度，充分 發(fā)揮加熱電纜熱源效率，確保油管內(nèi)的原油充分加熱，降低高凝高蠟原油的粘度，降低抽油 載荷，克服采出高凝高蠟原油時(shí)，在井筒中舉升困難、能耗高的不足。
[0007] 一種確定過空屯、抽油桿加熱電纜下入深度的方法，其特征在于：
[000引步驟1、采集準(zhǔn)備下入空屯、抽油桿的油井參數(shù)和空屯、抽油桿的技術(shù)參數(shù)：
[0009] (1)油井井口回壓P，單位；MPa ;
[0010] 似油管外徑D，單位；mm ;
[0011] 做油層中部度X，單位；m ;
[001引 （4)原油傾點(diǎn)溫度t，單位：°C ;
[001引 妨井口出油溫度T刖，單位；°C ;
[0014] (6)油井產(chǎn)油量Q。，單位；t/d ;
[001引 （7)油井產(chǎn)水量斯，單位；t/d ;
[0016] (8)油井綜合含水百分?jǐn)?shù)fw ;
[0017] (9)地溫梯度坑，單位：°C /m ;
[001引 （10)油層溫度t，單位；°c ;
[0019] (11)加熱電纜的功率di;單位W/m。
[0020] 步驟2、建立常規(guī)抽油井溫降模型
[0021] 將采集的參數(shù)帶入油井的數(shù)學(xué)模型一。得到油層產(chǎn)出液沿油管上升途中溫度降至 原油傾點(diǎn)溫度時(shí)距井底的高（X)與油流溫度（t)的關(guān)系函數(shù)F(t，X)。利用Visual Basic 6. 0語(yǔ)言編制了計(jì)算軟件，通過迭代法計(jì)算出油管出液溫度達(dá)到原油傾點(diǎn)的位置距井底的 深度（X的零點(diǎn)坐標(biāo)在井底油層中部，X向上為正）。
[0022] 模型一：
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種確定過空心抽油桿加熱電纜下入深度的方法，其特征在于： 步驟1、采集準(zhǔn)備下入空心抽油桿的油井參數(shù)和空心抽油桿的技術(shù)參數(shù)： ⑴油井井口回壓P，單位：MPa; (2) 油管外徑D，單位：mm; (3) 油層中部度x，單位：m; (4) 原油傾點(diǎn)溫度t，單位：°C; (5) 井口出油溫度T井a(chǎn)，單位：°C; (6) 油井產(chǎn)油量Q。，單位：t/d; (7) 油井產(chǎn)水量Qw，單位：t/d; (8) 油井綜合含水百分?jǐn)?shù)fw; (9) 地溫梯度gT，單位：°C/m; (10) 油層溫度t，單位：°C; (11) 加熱電纜的功率qi:單位W/m; 步驟2、建立常規(guī)抽油井溫降模型 將采集的參數(shù)帶入油井的數(shù)學(xué)模型一。得到油層產(chǎn)出液沿油管上升途中溫度降至原油 傾點(diǎn)溫度時(shí)距井底的高（x)與油流溫度（t)的關(guān)系函數(shù)F(t，X)。利用VisualBasic6.0 語(yǔ)言編制了計(jì)算軟件，通過迭代法計(jì)算出油管出液溫度達(dá)到原油傾點(diǎn)的位置距井底的深度 (X的零點(diǎn)坐標(biāo)在井底油層中部，X向上為正）； 模型一：
式中： Q--產(chǎn)出液質(zhì)量流量，kg/s; fw 廣出液含水率； Q=Q〇+Qw Q。一一產(chǎn)出液中油的質(zhì)量流量，kg/S; Qw-一產(chǎn)出液中水的質(zhì)量流量，kg/s; C一一采出液的比熱容，X/(kg. °c); C=C0X(l-fw)+CwXfw C。 油的比熱容，J/(kg.°C); Cw--水的比熱容，J/(kg.°C); K一一計(jì)算管道（油管）傳熱系數(shù)，WAm2.°C); D一一計(jì)算管道（油管）直徑，m; x--距井底距離，m; tr一一沿井筒計(jì)算零點(diǎn)處地層溫度，°C;td一一沿井筒計(jì)算零點(diǎn)處產(chǎn)液溫度，°C; gT--溫度梯度，。C/100m; 步驟3、建立有熱源抽油井溫降模型 將采集的相關(guān)數(shù)據(jù)代入電纜加熱井筒溫度分布數(shù)學(xué)模型（模型二）。得到有內(nèi)熱源時(shí) 油管內(nèi)液體溫度（T)隨深度變化的關(guān)系函數(shù)G(T，X) (X的零點(diǎn)坐標(biāo)在油管內(nèi)原油溫度為傾 點(diǎn)處，X向上為正。數(shù)學(xué)模型中的深度要通過迭代法才能計(jì)算，因?yàn)橐粋€(gè)深度對(duì)應(yīng)一個(gè)井口 溫度）； 模型二：
式中： qi--單位長(zhǎng)度內(nèi)熱源散熱功率，W/m; t--原油傾點(diǎn)溫度，°C; 其它參量意義同步驟2,不再贅述； 所述的井口出油溫度，具體計(jì)算方法是通過迭代法求解。迭代是數(shù)值分析中通過從一 個(gè)初始估計(jì)出發(fā)尋找一系列近似解來解決問題（一般是解方程或者方程組）的過程，為實(shí) 現(xiàn)這一過程所使用的方法統(tǒng)稱為迭代法。迭代法是一種數(shù)值計(jì)算處理方法，是技術(shù)人員所 熟知的方法，在此不作詳述； 步驟4、依據(jù)步驟3計(jì)算出的下入深度X及井口出油溫度T和施工設(shè)計(jì)，下入油井管柱 和帶有過空心抽油桿加熱電纜的油井桿柱包括：油井管柱自井口從上至下依次螺紋連接有 外徑為73mm的加厚油管、外徑為73mm的平式油管、抽油泵泵筒、外徑為73mm的篩管、外徑 為73mm的導(dǎo)錐； 油井桿柱自井口從上至下依次螺紋連接有外徑為36mm的空心抽油桿、外徑為36mm變 外徑為25mm的抽油桿變扣接頭、外徑為25mm的D級(jí)抽油桿、外徑為22mm的HY級(jí)抽油桿、 外徑為19mm的HY級(jí)抽油桿和抽油泵柱塞，抽油泵柱塞在油井管柱的抽油泵泵筒內(nèi)。最后， 加熱電纜經(jīng)過電加熱空心抽油光桿連接裝置（專利號(hào)：CN201220688482. 0)，沿空心抽油桿 的內(nèi)孔下入井內(nèi)； 步驟5、確定空心抽油桿及加熱電纜下入深度后，校核抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷。檢驗(yàn)所用地面 抽油機(jī)功率和提升力是否滿足需要；
式中：P_為抽油機(jī)懸點(diǎn)最大載荷，t;P 為空心抽油桿在液體中的重量，t;Ptf為普通 桿在液體中的重量，t;P.S為作用在活塞上的液柱載荷，t;P_為下井加熱電纜的重量，t。
【文檔編號(hào)】E21B47/04GK104481510SQ201410747536
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】馬瑞程 申請(qǐng)人:馬瑞程