专利名称：一种确定同轴式双空心抽油杆下入深度的方法
技术领域：
本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及在高凝高蜡原油井，利用同轴式双空心抽油杆采油技术领域，是一种确定同轴式双空心抽油杆下入深度的方法。
背景技术：
高凝高蜡原油井在生产过程中容易增大抽油机悬点载荷，在停电停井的情况下重新起抽困难，增加了油井维护的难度。在油井中下入一定深度的同轴式双空心抽油杆能解决现场实际问题。但是其下入深度往往是凭经验进行，不利于提高油井的高凝高蜡原油采出效果。同轴式双空心抽油杆是中国专利ZL200820106412. 3是所公开的一种空心抽油杆。它是在普通空心杆的空腔内又设计了一个独立的空心通道，终端器沟通两个通道，双向密封，外管选用优质合金钢加工而成；内管采用双层不锈钢本体，填充航天用无机中空颗粒，外敷微米级组合聚氨酯，隔热层导热系数小于0. 02，形成了与外部完全隔离的闭路循环系统，系统内的热载体软化水不进入井筒，只在双空心杆内形成密闭循环，而且软化水进入杆体内管下行时要尽量减少热损失，从外管返回时通过散热对油管内的原油加热，降低高凝高蜡原油的粘度，提高高凝高蜡原油的举升效果。其中热载体的加热手段非常广范，如套管气、空气热源泵、伴热水热交换、燃煤、燃气、太阳能等。王丽娜，崔金榜，李金永等在2010年第4期油气田地面工程杂志上发表的双空心抽油杆内循环技术一文，通过对华北油田稠油举升工艺的广泛调研，发现各项稠油开采工艺技术在应用过程中都存在一定的局限性。同轴式双空心抽油杆内循环加热技术的应用在稠油开采中起到了节能、降黏、减少洗井费用的目的，解决了华北油田部分稠油井的开采难题。张勇等，李小刚，张德彬等在2011年第2期油气田地面工程杂志上发表的双空心杆闭式循环加热工艺一文，论述双空心杆闭式循环系统是为解决稠油及高凝油的井筒加热问题而设计的井筒加热系统，它由内、外两层空心杆组成，在内、外空心杆之间形成液流通道，靠液流的热能加热外空心杆，由外空心杆加热油井产液。通过该装置在稠油及高凝油井上的推广应用，有效解决了高凝油井井筒易结蜡及稠油井产液黏度较高的问题，应用后见到较好效果并延长了油井免修期。上述文献中对双空心杆的应用效果都进行了充分的论述，但是未提及同轴式双空心抽油杆下入深度。目前，管柱的连接关系已经具备，但没有技术人员能确定同轴式双空心抽油杆下入井内的最适合的深度，大家采用凭经验确定下入深度。下深后，增加抽油机悬点负荷；并造成同轴式双空心抽油杆浪费(同轴式双空心抽油杆的价格是普通抽油杆的4 倍)；下浅了起不到加热的作用，油井不能正常生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定同轴式双空心抽油杆下入深度的方法。建立井口出油温度的数学模型并求解，确定同轴式双空心抽油杆下入最适合的深度，充分发挥热载体软化水从同轴式双空心抽油杆外管返回时散热对油管内的原油加热，降低高凝高蜡原油的粘度，克服采出高凝高蜡原油时，在井筒中举升困难、能耗高的不足。本发明确定同轴式双空心抽油杆下入深度的方法采取的技术方案步骤1、采集准备下入同轴式双空心抽油杆的油井参数和同轴式双空心抽油杆的技术参数a、每千米同轴式双空心抽油杆内循环水的质量M，采用600kg/千米；同轴式双空心抽油杆有中心通道和外环通道，内循环水的质量M是两个通道内循环水质量M之和。b、同轴式双空心抽油杆内热载体软化水流动速率Kv，依据井口安装的循环泵排量计算；循环泵的排量为2m3/h，泵效按60%计算；横截面面积取同轴式双空心抽油杆横截面面积S的二分之一，单位mm2;其计算公式Kv = 4Q/ π D2 ；Q为循环泵的排量，单位m3/h ；D为横截面面积，取同轴式双空心抽油杆横截面面积S的二分之一，单位mm2 ；C、同轴式双空心抽油杆下入深度D，单位m;是需要计算的深度。d、油井井口回压P，单位MPa ；油井井口回压P确定方法依据中国石油天然气集团公司主编，中国计划出版社出版，2005年8月第一版，中华人民共和国国家标准油气集输设计规范，GB 50350-2005，第10页，4. 1. 3设计时，油井最高允许回压按下列规定确定机械采油井宜为1.0-1.5MPa。低产油田的机械采油井采用管道集输时，井口回压可为 1. 0-2. 5MPa0e、油管横截面面积A。，单位mm2 ；是指内径为76mm(外径89mm)的加厚油管内横截面面积；油管横截面面积A。取4534. 16mm2 ；f、同轴式双空心抽油杆横截面面积S，单位mm2 ；取1384. 74mm2 ；g、同轴式双空心抽油杆下端的地层温度X，单位°C ；指同轴式双空心抽油杆与外径为42mm变外径为25mm的抽油杆变扣接头连接处的地温温度，依据地温梯度计算；h、所述的同轴式双空心抽油杆循环水进口温度t，单位°C。为自变量。i、所述的井口出油温度C，单位°C ；为因变量。步骤2、将采集的参数带入油井的数学模型。得到井口出油温度C(x，t)的关系函数。(深度是数学模型中的D，因为要通过迭代法才能计算，一个深度对应一个井口温度，同时井口温度又需要满足井口回压及出油温度)
权利要求
1. 一种确定同轴式双空心抽油杆下入深度的方法，其特征在于 步骤1、采集准备下入同轴式双空心抽油杆的油井参数和同轴式双空心抽油杆的技术参数a、每千米同轴式双空心抽油杆内循环水的质量M，采用600kg/千米；b、同轴式双空心抽油杆内热载体软化水流动速率Kv，依据井口安装的循环泵排量计算；循环泵的排量为2m3/h，泵效按60%计算；横截面面积取同轴式双空心抽油杆横截面面积S的二分之一，单位mm2 ；其计算公式Kv = 4Q/ π D2 ；Q为循环泵的排量，单位m3/h ；D为横截面面积；c、同轴式双空心抽油杆下入深度D，单位m；d、油井井口回压P，单位MPa；油井井口回压P确定为1. 0-1. 5MPa。e、油管横截面面积A。，单位mm2；是指内径为76mm，外径89mm的加厚油管内横截面面积；油管横截面面积A。取4534. 16mm2 ；f、同轴式双空心抽油杆横截面面积S，单位mm2；取1384. 74mm2 ；g、同轴式双空心抽油杆下端的地层温度X，单位V；h、同轴式双空心抽油杆循环水进口温度t，单位V；i、井口出油温度C，单位V；步骤2、将采集的参数带入油井的数学模型。得到井口出油温度C(x，t)的关系函数。 (深度是数学模型中的D，因为要通过迭代法才能计算，一个深度对应一个井口温度，同时井口温度又需要满足井口回压及出油温度)啦,0 = ~Ket)} - % · ^[1 + exp(-^0]2Αε(π )Α4DtKv+YjK1 Kh其中C为井口出油温度，单位V ；Kv +TKi K =v^' ^ + KpSM为同轴式双空心抽油杆内热载体软化水的水量，单位kg/千米； K=KJD.Kv为同轴式双空心抽油杆内热载体软化水的流动速率； D为同轴式双空心抽油杆下入深度，单位m ； Σ Ki为一级动力学转化速率，取0. 55 0. 60 ； P为油井井口回压，单位MPa; Kh为亨利常数；这里指&的亨利常数4. 40 X IO6 ； Kp为分配系数；Ac为油管横截面面积，单位mm2 ； S为同轴式双空心抽油杆横截面面积，单位mm2 ； X为同轴式双空心抽油杆深度处的温度，单位。C ； t，同轴式双空心抽油杆热载体软化水进口温度，单位°C。步骤3、依据步骤2计算出的下入深度D及井口出油温度C和油井动液面，下入油井管柱和带有同轴式双空心抽油杆的油井杆柱包括油井管柱自井口从上至下依次螺纹连接有外径为89mm的加厚油管、外径为89mm变外径为73mm的油管变扣接头、外径为73mm的平式油管、抽油泵泵筒、外径为73mm的筛管、外径为73mm的导锥。油井杆柱自井口从上至下依次螺纹连接有外径为42mm的同轴式双空心抽油杆、外径为42mm变外径为25mm的抽油杆变扣接头、外径为25mm的D级抽油杆、外径为22mm的HY 级抽油杆、外径为19mm的HY级抽油杆和抽油泵柱塞，抽油泵柱塞在油井管柱的抽油泵泵筒内。在同轴式双空心抽油杆的下端有内空心通道与外空心通道连通孔道。热载体软化水能从内空心通道流入外空心通道。外径为89mm的加厚油管的下入深度比对应的外径为42mm的同轴式双空心抽油杆长 100m。步骤4、确定同轴式双空心抽油杆下入深度后，校核抽油机悬点载荷。检验所用地面抽油机功率和提升力是否满足需要。Pmax = P 空杆+P 杆+P 液+Pf式中=Pmax为抽油机悬点最大载荷，t ;PSff为同轴式双空心抽油杆在液体中的重量，t ；P ff为普通杆在液体中的重量，t ;Pa为作用在活塞上的液柱载荷，t。
全文摘要
确定同轴式双空心抽油杆下入深度的方法，应用于油田高凝高蜡原油井，利用同轴式双空心抽油杆采油。首先，采集准备下入同轴式双空心抽油杆的油井参数和同轴式双空心抽油杆的技术参数；其次，将采集的参数带入油井的数学模型。得到井口出油温度C(x，t)的关系函数，即同轴式双空心抽油杆下入深度。然后，依据计算出的下入深度D及井口出油温度C和油井动液面，下入油井管柱和带有同轴式双空心抽油杆的油井杆柱。最后，校核抽油机悬点载荷。效果是在满足抽油机最大悬点载荷的前提下，实现了凝固点大于35℃的油井，正常生产；油井有效时率平均提高13个百分点，节省了生产运行成本。
文档编号E21B47/04GK102425403SQ20111034340
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者付丽霞, 付亚荣, 付茜, 刘春平, 姜一超, 徐茂桐, 文云飞, 曹俊杰, 李冬青, 李国栋, 李小永, 李淼, 龙政军 申请人:中国石油天然气股份有限公司