[发明专利]一种获取抽油机井井下系统特性曲线的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及油田机械采油技术领域，特别涉及一种获取抽油机井井下系统特性曲线的方法及装置。

背景技术

有杆抽油系统是最早使用的机械采油方式，目前仍然是国内外最主要的人工举升方式。有杆抽油泵是一种往复泵，它在深井条件下工作，具有超长的抽油杆，在井下工作时受抽油杆及油管弹性变形、泵充满程度等的影响很大，使包含抽油杆、油管和抽油泵的井下系统具有不同于普通地面往复泵的工作特性。

对于有杆抽油系统来说，一直缺乏类似电潜泵、螺杆泵系统所具有的设备特性曲线，这增加了有杆泵井在节点分析和优化设计时的复杂性。抽油机井在优化设计时往往采用试凑法，迭代次数多，运行时间长。由于没有抽油机井井下系统的特性曲线，使得抽油机井优化设计的流程非常复杂，而且不利于实现多种举升方式的优化设计与节点分析方法的统一。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提出一种获取抽油机井井下系统特性曲线的方法及装置，建立了抽油机井井下系统特性曲线，有利于实现多种举升方式的优化设计与节点分析方法的统一。

为实现上述目的，本发明提供了一种获取抽油机井井下系统特性曲线的方法，所述方法包括：

将光杆以下的井下举升系统作为一个整体，给定抽油机井井下系统的参数；

利用所述抽油机井井下系统的参数，获得泵出入口压差对应泵的实际排量的特性曲线；其中，所述抽油机井井下系统的参数包括：余隙比K、泵内气液比R、进入泵筒内的排量Q_{pump_in}、流体的体积系数B、冲次n、抽油杆柱总长L、钢的弹性模量E、每一级抽油杆长度L_i、每一级抽油杆横截面积f_ri、生产油管壁横截面积f_i、泵径D、柱塞的偏心率ε、泵间隙h、流体的运动粘度ν、流体的密度ρ、柱塞的长度l、柱塞的平均速度U、有效扬程H`、重力加速度g、流体流经阀球的阻力系数ζ、流体流经阀孔的流量Q₁、泵阀阀座孔面积A和流体粘度μ。

可选的，在本发明一实施例中，所述获得泵出入口压差对应的泵实际排量的特性曲线的步骤包括：

利用柱塞的有效冲程S_p和地面冲程S获得冲程损失影响系统η_S；利用余隙比K、泵内气液比R获得泵充满程度系数η_C；利用进入泵筒内的排量Q_{pump_in}、柱塞衬套之间的漏失量q_loss获得泵漏失影响系数η_q；利用流体的体积系数B获得流体体积效应影响系数η_B；其中，所述柱塞的有效冲程S_p、所述柱塞衬套之间的漏失量q_loss均为具有泵出入口压差ΔP的表达式；

利用冲程损失影响系数η_S、泵充满程度系数η_C、泵漏失影响系数η_q和流体体积效应影响系数η_B获得泵效η_V；

利用所述泵效η_V和所述泵理论排量Q_t获得泵实际排量Q，得到泵出入口压差ΔP对应的泵实际排量的特性曲线。

可选的，在本发明一实施例中，所述方法进一步包括：获得泵出入口压差对应抽油机井下系统功率的特性曲线。

可选的，在本发明一实施例中，所述获得泵出入口压差对应抽油机井下系统功率的特性曲线的步骤：

利用泵实际排量Q、流体的密度ρ、重力加速度g、和有效扬程H`获得光杆的有效功率N_e；利用流体流经阀球的阻力系数ζ、流体的密度ρ、流体流经阀孔的流量Q₁和泵阀阀座孔面积A获得水力损失功率N_Loss-H；利用柱塞衬套之间的漏失量q_loss和泵出入口压差ΔP获得体积损失功率N_Loss-V；利用泵径D、地面冲程S、冲次n、泵间隙h、柱塞的长度l、柱塞的偏心率ε、泵出入口压差ΔP和流体粘度μ获得机械损失效率N_{Loss_M}；

利用光杆的有效功率N_e、水力损失功率N_Loss-H、体积损失功率N_Loss-V和机械损失效率N_{Loss_M}获得光杆功率N_RP，得到泵出入口压差ΔP对应抽油机井下系统功率的特性曲线。