一种确定过空心抽油杆加热电缆下入深度的方法
【专利摘要】确定过空心抽油杆加热电缆下入深度的方法，应用于油田高凝高蜡原油井，利用空心抽油杆的空心中下入加热电缆伴热升温采油。首先采集准备下入空心抽油杆的油井参数和空心抽油杆的技术参数；然后建立常规抽油井温降模型、建立有热源抽油井温降模型；最后依据模型计算出的下入深度进行施工，最后校核抽油机悬点载荷。效果是：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；不热洗、不加药，油井有效时率平均提高10个百分点，节省了生产运行成本，减轻了员工的劳动强度。
【专利说明】-种确定过空心抽油杆加热电缆下入深度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及油田采油【技术领域】，特别设及在高凝高蜡原油井，利用过空屯、抽油杆 加热采油【技术领域】，是一种确定过空屯、抽油杆加热电缆下入深度的方法。
【背景技术】
[0002] 高凝高蜡原油井在生产过程中，因原油物性差容易造成抽油机悬点载荷增大，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，同时，有的井不采取井筒加热技 术，根本不能正常生产。在油井中下入一定深度的空屯、抽油杆辅助电缆加热能解决现场实 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开采效果，也 不能达到节能降耗目的。
[0003] 史正刚，王东国等人发表在2011年第3期《中国石油大学胜利学院学报》上的"电 加热抽油井筒的温度预测及功率确定"一文，只提出了加热电缆配备功率的问题，未提到合 理下入深度的问题。
[0004] 李胜彪张振华等人发表在2005年第1期《油气田地面工程》杂志上的"井筒电加 热技术在稠油开采中的应用"一文，论述了空屯、抽油杆电加热装置结构及原理、工艺特点、 适用范围及施工技术要求和现场应用取得效益等。
[0005] 上述文献中对电加热杆的应用效果都进行了充分的论述，但是未提及电加热杆下 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电加热杆下入井内的最 适合的深度，大家凭经验确定下入深度。下入深过大，会增加抽油机悬点负荷和耗电，也会 造成加热电缆和空屯、抽油杆浪费；下入深度不足，起不到充分的加热作用，油井不能正常生 产。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是；提供一种确定过空屯、抽油杆加热电缆下入深度的方法。建立井 口出油温度和深度的数学模型并求解，确定空屯、抽油杆加热电缆下入最适合的深度，充分 发挥加热电缆热源效率，确保油管内的原油充分加热，降低高凝高蜡原油的粘度，降低抽油 载荷，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。
[0007] 一种确定过空屯、抽油杆加热电缆下入深度的方法，其特征在于：
[000引步骤1、采集准备下入空屯、抽油杆的油井参数和空屯、抽油杆的技术参数：
[0009] (1)油井井口回压P，单位；MPa ;
[0010] 似油管外径D，单位；mm ;
[0011] 做油层中部度X，单位；m ;
[001引 （4)原油倾点温度t，单位：°C ;
[001引 妨井口出油温度T刖，单位；°C ;
[0014] (6)油井产油量Q。，单位；t/d ;
[001引 （7)油井产水量斯，单位；t/d ;
[0016] (8)油井综合含水百分数fw ;
[0017] (9)地温梯度坑，单位：°C /m ;
[001引 （10)油层温度t，单位；°c ;
[0019] (11)加热电缆的功率di;单位W/m。
[0020] 步骤2、建立常规抽油井温降模型
[0021] 将采集的参数带入油井的数学模型一。得到油层产出液沿油管上升途中温度降至 原油倾点温度时距井底的高（X)与油流温度（t)的关系函数F(t，X)。利用Visual Basic 6. 0语言编制了计算软件，通过迭代法计算出油管出液温度达到原油倾点的位置距井底的 深度（X的零点坐标在井底油层中部，X向上为正）。
[0022] 模型一：
[0023]
【权利要求】
1. 一种确定过空心抽油杆加热电缆下入深度的方法，其特征在于： 步骤1、采集准备下入空心抽油杆的油井参数和空心抽油杆的技术参数： ⑴油井井口回压P，单位：MPa; (2) 油管外径D，单位：mm; (3) 油层中部度x，单位：m; (4) 原油倾点温度t，单位：°C; (5) 井口出油温度T井a，单位：°C; (6) 油井产油量Q。，单位：t/d; (7) 油井产水量Qw，单位：t/d; (8) 油井综合含水百分数fw; (9) 地温梯度gT，单位：°C/m; (10) 油层温度t，单位：°C; (11) 加热电缆的功率qi:单位W/m; 步骤2、建立常规抽油井温降模型 将采集的参数带入油井的数学模型一。得到油层产出液沿油管上升途中温度降至原油 倾点温度时距井底的高（x)与油流温度（t)的关系函数F(t，X)。利用VisualBasic6.0 语言编制了计算软件，通过迭代法计算出油管出液温度达到原油倾点的位置距井底的深度 (X的零点坐标在井底油层中部，X向上为正）； 模型一：
式中： Q--产出液质量流量，kg/s; fw 广出液含水率； Q=Q〇+Qw Q。一一产出液中油的质量流量，kg/S; Qw-一产出液中水的质量流量，kg/s; C一一采出液的比热容，X/(kg. °c); C=C0X(l-fw)+CwXfw C。 油的比热容，J/(kg.°C); Cw--水的比热容，J/(kg.°C); K一一计算管道（油管）传热系数，WAm2.°C); D一一计算管道（油管）直径，m; x--距井底距离，m; tr一一沿井筒计算零点处地层温度，°C;td一一沿井筒计算零点处产液温度，°C; gT--温度梯度，。C/100m; 步骤3、建立有热源抽油井温降模型 将采集的相关数据代入电缆加热井筒温度分布数学模型（模型二）。得到有内热源时 油管内液体温度（T)随深度变化的关系函数G(T，X) (X的零点坐标在油管内原油温度为倾 点处，X向上为正。数学模型中的深度要通过迭代法才能计算，因为一个深度对应一个井口 温度）； 模型二：
式中： qi--单位长度内热源散热功率，W/m; t--原油倾点温度，°C; 其它参量意义同步骤2,不再赘述； 所述的井口出油温度，具体计算方法是通过迭代法求解。迭代是数值分析中通过从一 个初始估计出发寻找一系列近似解来解决问题（一般是解方程或者方程组）的过程，为实 现这一过程所使用的方法统称为迭代法。迭代法是一种数值计算处理方法，是技术人员所 熟知的方法，在此不作详述； 步骤4、依据步骤3计算出的下入深度X及井口出油温度T和施工设计，下入油井管柱 和带有过空心抽油杆加热电缆的油井杆柱包括：油井管柱自井口从上至下依次螺纹连接有 外径为73mm的加厚油管、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36mm的空心抽油杆、外径为36mm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。最后， 加热电缆经过电加热空心抽油光杆连接装置（专利号：CN201220688482. 0)，沿空心抽油杆 的内孔下入井内； 步骤5、确定空心抽油杆及加热电缆下入深度后，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；
式中：P_为抽油机悬点最大载荷，t;P 为空心抽油杆在液体中的重量，t;Ptf为普通 杆在液体中的重量，t;P.S为作用在活塞上的液柱载荷，t;P_为下井加热电缆的重量，t。
【文档编号】E21B47/04GK104481510SQ201410747536
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】马瑞程 申请人:马瑞程