同心管射流泵排采工艺参数的确立方法及应用与流程

技术特征：

1.一种同心管射流泵排采中管内流体摩阻的确定方法，所述同心管的内管设有接箍，其特征在于，所述管内流体摩阻包括内管中流动的动力液摩阻fp和在同心管环空内流动的混合液摩阻fm，其中，所述混合液摩阻fm包括常规环空流动摩阻fm1和接箍处摩阻fm2，

其中，参数λm、λp分别为混合液和动力液在同心管环空及内管中的水力摩阻系数，dt为内管内径，d为同心管外管内径，d1为同心管内管外径；vm为混合液在常规环空中的流速，m/s；vp为动力液流速，m/s；vs为混合液在同心管环空缩径处的流速，m/s；d2为接箍外径，mm；n为内管接箍个数；ρm、ρp分别为混合液和动力液的密度，kg/m³；l为管线长度，m。

2.根据权利要求1所述的同心管射流泵排采中管内流体摩阻的确定方法，其特征在于，水力摩阻系数计算模型根据现场数据修改后为其中，δ为管表面粗糙度，mm；re为雷诺数；d为水力直径，mm，对动力液来说，d为内管内径dt，对同心管环空来说d为同心管外管内径d与同心管内管外径d1的差值。

3.一种同心管射流泵排采工艺模型参数的确立方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、根据权利要求1或2所述方法，获得在所述同心管的内管中流动的动力液摩阻fp及在同心管环空内流动的混合液摩阻fm；

b、根据a步骤中的fm获得混合液排出压力p3；

c、获得气井井底流压pwf；

d、获得射流泵的举升率h；

e、获得喷嘴入口压力p1；

f、获得气蚀流量比mc；

g、获得动力液量qp。

4.根据权利要求3所述的同心管射流泵排采工艺模型参数的确立方法，其特征在于，所述b步骤中，p3＝lg2+fm+pwh，其中，pwh为回压，单位为mpa，由井口压力表测得；l为所述同心管的管柱长度，单位m；g2为所述同心管中混合液压力梯度，单位为mpa/m，g2＝0.0098(qpγp+qwγw)/(qp+qw)，其中，qp、qw分别为所述同心管的动力液量、产液量，单位为m³/d，γp和γw分别为动力液和产出液的相对密度。

5.根据权利要求4所述的同心管射流泵排采工艺模型参数的确立方法，其特征在于，所述c步骤中，pwf＝pc+pg+pm，其中pc为套压，由现场压力表数据读取；

其中，为油套环空内气体平均绝对温度，k；为在下，环空内气体偏差系数；

pm＝glhl-i1+i2，其中，参数vsg＝c/pwf，fg＝c/(bc+apwf)，m1为气体分子质量；为通用气体常数，g为重力加速度，gl为液体压力梯度，pa/m；hl为混气液柱长度，m；fg为气体空隙度，当vsg＜0.61m/s时，a＝0.6，b＝1.2，当vsg＞0.61m/s时，a＝b＝1；m1为气体分子质量；为通用气体常数，通常为8.314472；psc为标况下的压力，pa；tsc为标况下的温度，k；a1为油套环空过流断面截面积，m²。

6.根据权利要求5所述的同心管射流泵排采工艺模型参数的确立方法，其特征在于，所述d步骤中，

当井口工作压力为已知时，根据泵出口及入口的压力比得到，

当井口工作压力未知时，

其中，p1为喷嘴入口压力，mpa；m为喷射率，等于产出液量qw除以动力液量qp，产出液量qw为根据生产要求的给定值；动力液量qp为设计值，通过采用迭代拟合的方式进行模拟设计，n通过下式获得：

式中，ρr为无量纲密度比，为地层液密度与动力液密度之比，当地层液和动力液都为水时，ρr＝1；kj，ks，kt，kd分别为动力液通过喷嘴、地层液通过吸入环道、混合液通过喉管和扩散管的摩擦损失系数，r为喷嘴喉管的面积比，dn和dt分别为喷嘴和喉管的直径，单位为mm。

7.根据权利要求3或6所述的同心管射流泵排采工艺模型参数的确立方法，其特征在于，在所述步骤e中，

若井口工作压力为规定值，p1＝lg1+ps-fp，

其中，ps为井口压力输入值，mpa；g1为动力液压力梯度，mpa/m；l为管柱长度，m；fp为动力液在内管中的摩阻，mpa；

若井口工作压力为设计值，

则井口工作压力：ps＝p1-lg1+fp。

8.根据权利要求3所述的同心管射流泵排采工艺模型参数的确立方法，其特征在于，所述步骤f中，

所述步骤g中，其中，ρp为动力液的密度，单位为kg/m³；a为喷嘴的面积，单位为mm²；α为流量系数。

9.一种根据权利要求3至8任一项所述方法设计能达到特定产液量需求下的工作参数的方法，喷嘴/喉管的尺寸特定，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：确定基础参数及设计目标参数：

(1)输入基础参数；

(2)设定要求的产液量；

(3)设定给定的所述喷嘴/喉管尺寸；

步骤二：设定动力液量排量范围，从最小值开始以一定的步长计算拟合：

(4)根据该步长下预设的动力液量，根据所述a步骤计算动力液管柱和混合液管柱摩阻，根据所述d步骤计算喷射率m、射流泵的特性参数n，及举升率h；

(5)根据所述步骤b、c、e计算喷嘴入口压力、井口压力、混合液排出压力、井底流压；

(6)根据所述步骤g计算对应的动力液量，与初设的动力液量校核是否满足精度要求，不满足则返回(4)计算下个步长的动力液量，重复(4)-(6)，直到满足精度要求；

(7)根据(6)中重新计算的动力液量计算产液量，与设定的产液量目标校核，看是否满足精度要求，不满足则返回(4)计算下个步长的动力液量，重复(4)-(7)，直到满足精度要求；

(8)根据所述步骤f计算mc，进行气蚀校核，若计算的mc＞m则满足要求，进入下一步，若mc＜m，则不满足要求，返回(4)计算下个步长的mc，直到满足要求。

10.一种根据权利要求3至8任一项所述方法设计泵效最高时的工作参数的方法，产液量要求特定，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：确定基础参数及设计目标参数：

(1)输入基础参数；

(2)设定要求的产液量；

步骤二：使系统给出一组喷嘴/喉管组合；

步骤三：设定动力液量排量范围，从最小值开始以一定的步长计算拟合：

(3)根据该步长下预设的动力液量，根据所述步骤a计算动力液管柱和混合液管柱摩阻，根据所述步骤d计算喷射率m、射流泵的特性参数n及举升率h；

(4)根据所述步骤b、c、e计算喷嘴入口压力、井口压力、混合液排出压力、井底流压；

(5)根据所述步骤g计算对应的动力液量，与初设的动力液量校核是否满足精度要求，不满足则返回(3)计算下个步长的动力液量，重复(3)-(5)，直到满足精度要求；

(6)根据(5)中重新计算的动力液量计算产液量，与设定的产液量目标校核，看是否满足精度要求，不满足则返回(3)计算下个步长的动力液量，重复(3)-(6)，直到满足精度要求；

(7)根据步骤f计算mc，进行气蚀校核，若计算的mc＞m则满足要求，进入下一步，若mc＜m，则不满足要求，返回(3)计算下个步长的mc，直到满足要求；

(8)返回步骤二，将所给定的每组喷嘴/喉管组合都算一遍，对比各组的效率，最终输出效率最大情况下的喷嘴/喉管组合及对应的工艺参数。

11.一种根据权利要求3至8任一项所述方法设计能实现最大产液量时的工作参数的方法，喷嘴/喉管尺寸和井口工作压力特定，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：确定基础参数及设计目标参数

(1)输入基础参数；

(2)设定井口工作压力；

(3)设定给定的喷嘴/喉管尺寸；

步骤二：从0开始，按照一定步长预设产液量

步骤三：设定动力液量排量范围，从最小值开始以所述一定的步长计算拟合：

(4)根据该步长下预设的动力液排量，根据步骤a计算动力液管柱和混合液管柱摩阻，根据步骤d计算喷射率m、射流泵的特性参数n，及举升率h；

(5)根据步骤b、c、e计算喷嘴入口压力、混合液排出压力、井底流压；

(6)根据g计算对应的动力液量，与初设的动力液量校核是否满足精度要求，不满足则返回(4)计算下个步长的动力液量，重复(4)-(6)，直到满足精度要求；同时计算举升率h，与(4)中计算的h校核是否满足精度要求，不满足则返回(4)计算下个步长的动力液量，重复(4)-(6)，直到满足精度要求；

(7)根据步骤f计算mc，进行气蚀校核，若计算的mc＞m满足要求，进入下一步，若mc＜m则不满足要求，返回(4)计算下个步长的mc，直到满足要求；

返回步骤二，计算下个步长的产液量情况，最终输出可满足上述条件的最大产液量。