（油气田开发工程专业论文）油井采出气液在多杯等流型气锚中的流动.pdf

a b s t r a c t f l o wo fp r o d u c e dg a s - f l u i df r o mo i lw e l lt h r o u g h m u l t i c u pi s o f l u xg a s a n c h o r a b s t r a c t o i lw e l lp r o d u c e sa s s o c i a t e dg a sm o r eo rl e s sd u r i n gp r o d u c t i o n t h eg a sw i l le f f e c t t h ep u m pe f f i c i e n c yo fd e e pw e l l - p u m p ，i ft h ea m o u n to ft h eg a so fo i lw e l li sl a r g e ，e v e n g a sl o c k i n go c c u r s i no r d e rt or e d u c et h ei n f l u e n c eo fg a so no i lp u m p ，t h e r ea r eu s u a l l yt w om e t h o d st o e n h a n c et h ep u m pe f f i c i e n c ya n dt h eo i lw e l lo u t p u t o n em e t h o di si n c r e a s i n gt h e s u b m e r g e n c et oi n c r e a s ei n l e tp r e s s u r eo f t h eo i lp u m pa n dr e d u c et h ei n f l u e n c eo f f r e eg a s o nt h ep u m p ；t h eo t h e ri su s i n gg a sa n c h o rt os e p a r a t eg a sf r o ml i q u i db e f o r et h el i q u i d e n t e rt h ep u m p t h es e c o n dm e t h o di su s e dc o m m o n l y t h ep r i n c i p l eo fm u l t i c u pi s o f l u xg a sa n c h o rs t u d i e di nt h ep a p e ri sb a s e do nt h e d e n s i t yd i f f e r e n c eo fo i la n dg a s 。码ed e g a s s i n ge f f i c i e n c yo fg a sa n c h o ri si m p r o v e d t h r o u g hp r o l o n g i n gt h er e s i d e n c et i m es t a y i n gi ns e t t l i n gc u po f p r o d u c i n g f l u i do f o i lw e l l i no r d e rt og u i d et h ea p p l i c a t i o no ft h em u l t i c u pi s o f l u xg a sa n c h o ri nt h eo i lf i e l d ，t h e f o l l o w i n gc o n t e n t s a r es t u d i e di nt h i sp a p e r ： b a s e do i lt h em e t h o do fd i m e n s i o n a la n a l y s i s ，t h ec r i t e r i o ne q u a t i o no ff l o wo f g a s l i q u i dt w o - p h a s e f l o wt h r o u g ht h em u l t i c u pi s o f l u x g a s a n c h o ri se s t a b l i s h e d m u l t i - v a r i e t yl i n e a rr e g r e s s i o np r o g r a mi sc o m p i l e du s i n gt h el e a s ts q u a r em e t h o da n d t h e g a u s s i a ne l i m i n a t i o n w i t ht h ec o r r e s p o n d i n gf l o wp a r a m e t e r sm e a s u r e dt h r o u i 曲f i e l d e x p e r i m e n t sa n dt h ec r i t e r i o ne q u a t i o nm e n t i o n e da b o v e t h e c o r r e l a t i o nf o r m u l ao f d e g a s s i n ge f f i c i e n c yo ff l o wo fg a s l i q u i dt w o - p h a s ef l o wt h r o u g ht h em u l t i c u pi s o f i u xg a s a n c h o ri so b t a i n e dt h r o u g ht h er e g r e s s i o na n a l y s i su s i n gt h ep r o g r a m 。t h ec a r v e so ft h e r e l a t i o na m o n gt h ed e g a s s i n ge f f i c i e n c ya n dt h er e s i d e n c et i m ea n dp r o d u c t i o ng 耐o i ! r a t i o a n dt h ec u r v e so ft h er e l a t i o na m o n gt h ed e g a s s i n ge f f i c i e n c ya n dt h er e s i d e n c et i m ea n d t h ew a t e rc u ta r ep l o t t e du s i n gt h ec o r r e l a t i o nf o r m u l am e n t i o n e da b o v e 。t h ec h a n g i n gr u l e o f t h ec u r v e sa r ea n a l y z e da n dt h eo 两m a lv a l u e so f t h er e s i d e n c et i m ea r eg i v e n t h er e s u l t sm e n t i o n e da b o v ec a ng u i d eo p t i m u mo ft h en u m b e ro ft h es e t t l i n gc u po f t h em u l t i c u pi s o f l u xg a sa n c h o ra n d 群g 。翻e f f e c ti nt h ea p p l i c a t i o ni nt h eo i lf i e l d k e y w o r d s ：g a s l i q u i dt w o - p h a s ef l o w ；m u l t i c u pi s o f l u xg a sa n c h o r ；c r i t e r i o ne q u a t i o n ； d e g a s s i n ge f f i c i e n c y ；r e s i d e n c et i m e ；m u l t i - v a r i e 哆l i n e a rr e g r e s s i o n 大庆石油学院硕士研究生学位论文 1 1 本文研究的意义 第一章前言 油田在深井泵开采阶段，都会出现油井在地层压力低于油藏饱和压力的条件下生 产或泵吸入口压力低于油藏饱和压力的情况。气体就会从液体中分离出来，并与液体 一起进入泵筒，气体进入泵简必然会减少进入泵内的液体量，从而使泵效降低。当气 体影响严重时，可能会发生气锁【”现象，即在抽汲过程中由于气体在泵内压缩和膨胀， 固定阀和游动阀无法打开，液体无法进入泵筒的现象。 为了降低气体对抽油泵工作的影响，普遍采用的方法有两种：一是增加泵的沉没 度提高泵入口压力，减少自由气对泵工作的影响：二是采用井下气体分离器一即通 常所说的气锚，使进泵流体在进泵前实现气液分离，分离出的气体由油套管环空排出， 减少进泵液体中的气体含量。 油层埋藏深的油藏，要维持较高的动液面，保证足够的泵沉没度困难比较大，而 且这样也限制了油井的生产能力；通过进一步加深泵挂深度，虽然也可以实现增加泵 沉没度的目的，但是随着泵挂深度的增大，增加了冲程损失，且增加泵挂深度消耗了 多余的抽油杆和油管，单井完井成本增加，且增加了抽油机悬点载荷，抽油机系统效 率下降。因此，目前抽油井主要采用井下油气分离器防气。 抽油井产出液中分离出的气体进入抽油泵，使泵效降低的现象在大庆油田也普遍 存在。在使用传统气锚脱气时，脱气效果并不理想。针对这一情况，技术人员研发出 多杯等流型气锚来解决这一问题。 对于多杯等流型气锚，很多技术指标还未确定，这将不利于其在现场的推广应用。 本文将对该新型气锚进行水力学分析，并结合现场实验，建立气一液两相流体在多杯 等流型气锚中流动的数学模型，并绘制脱气效率曲线，为多杯等流型气锚在现场施工 中的优化配置提供理论依据。 1 2 研究现状 目前，各油田使用的气锚种类很多，从分离原理上可分为重力作用式和离心力作 用式【2 】。重力式气锚是利用油气密度的差异，小气泡向上运动聚积形成大气泡，经气 锚上部孔眼排出原油向下运动，经内管进入抽油泵。离心力作用式气锚是利用油气混 合液在气锚内旋转流动，油气的密度不同，离心力也不同，气泡在内侧流动，液体在 外侧流动，这种气锚以螺旋式气锚为代表。 回流式气锚【3 4 】是利用重力作用以及油气的密度差分离气体的气锚之一。当气液 第一章前言 混合物由进回流式气锚吸液孔时，液流方向为水平方向，在气液密度差的作用下，气 泡产生向上的垂直分速度，加上气液混合物在进入气锚孔眼时产生撞击和扰动，使部 分气体从液体中分离出来，实现了油气的分离，分离出的气体浮到锚筒顶部，经排气 孔排到油套环形空间。 螺旋式气锚【5 ，6 】是一种利用离心分离和紊流化使气泡聚合的原理，最大限度地利 用套管截面积来降低油气进泵前的回流速度，增强“回流效应”分气作用的新型油气 分离器。 螺旋式气锚由螺旋片、中心管、分离筒、排气阀、桥式连接筒等组成【7 , 8 1 。当含 气油流沿封隔器下部的尾管经桥式连接筒进入分离器环形空间后，通过中心管外部的 螺旋片使油气产生高速旋转流动。由于紊流化和离心分离作用，加速了小气泡的聚合， 并且不同密度的流体离心力不同，这样使得密度较小的被聚合的大气泡沿螺旋内侧流 动，而密度较大的带有未被分离小气泡的液流则沿外侧流动。沿内侧流动的大气泡又 不断聚合，并上升至螺旋顶部聚集后形成“气帽”，气体以连续气流从上接头顶部的 排气孔排至油套管环形空间。含有小气泡的液流上升至分离器上部带孔段时，便通过 孔眼被甩到油套管环形空间。由于在环形空间内液流速度突然降低，其中所带的一部 分气泡将上浮而直接被分离进入分离器上部的油套管环形空间：另一部分直径较小的 气泡虽然被带入环形空间，但它们并不随液流立即进入吸入管，在下冲程中，泵停止 吸入时，套管与泵筒的环形空间中液流速度为零时，它们其中一部分便上浮至分离器 上部的油套管环形空间，这样便又充分利用了液流的“回流效应”。最后，只有少部 分小气泡在上冲程被液流携带经桥式连接筒的吸入口沿中心管进入泵内，达到油气分 离的目的。 漩流式气锚【9 】主要由外管、衬管和内吸管组成，外管有很多与内表面相切向下倾 斜的小孔，衬管开有很多径向的孔眼，外管与衬管利用上下接头固定，两者之间形成 一个环形空间，内吸管与抽油泵相连并与衬管之间形成一个环形空间。 油气混合液首先经过外管再经过衬管最后由内吸管进入抽油泵，由于外管上的切 线小孔的内表面是粗糙的，混合在液体里的气体经过时受到剪切作用，一部分气体被 分离，进入外管与内管环形空间的油气混合液形成漩转，在离心力的作用下，油气混 合液进行第二次分离，气体上升经过外管排出，液体下降经过衬管进入由衬管和内吸 管组成的环形空间，未被分离的气体利用重力分离原理进行第三次分离，最后剩余的 油液进入泵体。油气混合液经过外管、衬管和内吸管进入抽油泵，整个过程通过了剪 切作用、离心力作用和重力作用三级分离，井下油气分离效率高，可用于油气产量比 较高的机抽井。 贾敏式筛离气锚【1 0 , 1 1 1 主要是在传统气锚结构的基础上，根据高压气泡本身具有的 高弹性和粒子性，减小进液锚孔直径，达到筛离气泡提高泵效的目的。 井筒气泡具有较强的粒子性是从气泡内部高压条件下的高能性来定义的。由于气 大庆石油举院预士研究生学钕论文 泡鹃内部嚣力较高，麸宏躐上看，豫了在囊爨上与潮俸静粒子缝有戮弱矫，箕本身舆 有形状上不易改变的高能颗粒性。 当气逡流到链麓霹，其形状簌球状交戒耱球拔，俸积交小，内部篷力增大。在携 带力作用下，气泡从圆球转化为椭球时，先怒发生形变呈椭球后才受到斥力。由于气 途农一定泼没压力下其有糠予牲亵菇弹性，溪改变气淹豹爨始状态蹩苓容爨豹。若熊 球在受力平衡后，孔眼的直径小于椭球短半轴的2 倍，气泡就不可能进入锚孔，而悬 氆蒴于垂身熬浮力上拜嚣遴入涵套繇影空麓，获瑟遮裂对气滤鲍分褰作惩。这芷是糕 用了气体的贾敏效应达到了对气体的分离效果。 攘心式气链| 1 2 - 1 5 l 戬搐，办环滚理_ 谂及缝黢滚据关壤论为基礁，健健气体分褒工具戆 结构参数，改变进浆流体的循环路线，利用偏心流道压降及速度分布差异的特点，掇 寒气渡分裹效率，达到提裹泵效豹瓣戆。与其它掌壤气体分离器提魄最大约区裂是： 偏心气体分离器的设计采用了偏心流动理论，其储气空间是油套环空，从而大大提简 了箕在志气 蠹比条传下的除气能力。 多相垂直管流的研究表明，当油管处于套管中央位置时，气体在环空面上分布魁 均匀的。当油管与套管一侧接触时，就形成镳心环空，气体裁优先进入环空蕊积较大 的一侧【阍。这种情况下，在泊、套管近似接触的狭窄部分的混合物中，液体禽量就比 油繁处于套镑中心时混合物中的液体含量瘩。偏心气锚就是根据垂鲞管流的这一特性 而设计的。 当油管被压向套管一侧时形成偏心环空，气体将优先在环空较火的一侧内流动， 由予两根管予几乎接触，流缀狭窄部分的液体密度较高。液体从窄侧流入宽的高速侧， 同时上行一段距离，产生流体连续循环，此时气体逸出，流体流向窄侧，环空窄侧避 旁的流体在其自身的流体静压头引释下向下流动，最后再被设入环空的宽侧。在流体 的循环流动中，实现了气液的主要分离，而偏心气锚的进液飘设置在窄侧，故进入气 锚肉的流体的含气羹缀小，遴入气镪内豹流体再经_ j 窭一次重力分离瑟由心管进入籀漓 泵，气体则经排气孑l 排入油套环空1 1 7 捌】。 多杯等流垄气链主要是涮用漓气的密度差异，气泡在采粥液中受戮浮力的作用淘 上逡动，从液体中分离出来。多杯等流型气锚在吸入孔外设计有沉降杯，当吸入采出 液时，液俸会麸 鑫套环形空蠲沿着躐降事i ：向下流动避入蔽入托，采丞滚里煞气体由予 受到浮力作用而向上运动，从而达到油气分离。此外，通过增加沉降杯的个数可以延 长气一滚两穰混合滚在沉终禚孛酌潦黧对闰，使气俸爨充分静与滚髂分离，飘蔼这戮 提高气、液分离效率的目的。 关于死释鬻燕气锚鳇磷究，久稻已经散了缀多工捧。毽怒，多繇等流墼气锤熬诸 多特性还不为人们所掌握。例如，气锚脱气效率与滞留时间之间的关系，以及滞留时 凌熬最霞篷楚一蹇委特鳃决瓣阕逶。因j 邈，我粕还蘩对其逡一步深入骚究。 3 第一章前宙 1 3 本文要做的工作 针辩多杯等流鳌气锚，本文将作鞋下凡项工作： ( 1 ) 建立气液两相流体在多杯等流裂气锚中流动的准则方稔； 逶过瑗沥实验，测量多籽等流羹气锚酶结梅参数、流动参量敷及在不同蔗作 制度下的脱气效率； ( 3 ) 肇j 用最b - - - 乘法及高薪潞去法器淫，运掰v i s u a lb a s i c6 0 编制多元线经瑟妇 程序： 国囊上述潦翅方纛及实验数箨，弱蠲编割鹣多元线性嚣强稷痔圜麴分撰，褥舞 气一液两相流体在多杯等流型气锚中流动时脱气效率的关联公式； 5 ) 分别绘铡气一波题甥浚然在多撂等漉鍪 气镶中滚动眩脱气效率与滞整时趣、生 产气油比的关系曲线，脱气效率与滞留时间、含水率的关系睦线； m ) ，它们应有回归 关系( 5 - 1 ) ，可写成如下形式【5 0 】 y 1 = p o + 届x l l + 屈x 1 2 + + 风一l x l 。一l y 22 屁+ 届z 2 l + 展x 2 2 + + 屁一l x 2 “ ( 5 2 ) y 。= p o + 芦i 以l + 历x 。2 + 十成一l x 。一1 解线性方程组时，通常要求未知数的个数与方程的个数相等，如果方程的个数多 ， 于未知数的个数，往往无解，这样的方程组叫做矛盾方程组。最t b - 乘法是解矛盾方 程组得一个常用方法。式( 5 2 ) 就是这样的矛盾方程组，我们将采用最小二乘法和 高斯消去法相结合的方法对其求解。 一般地，设有矛盾方程组 朗 y l = 口l l 而+ a 1 2 x 2 + y 22a 2 1 x 1 + a 2 2 x 2 + y n = a n x i + d 以x 2 m z = y ， j = 1 其中，= x f ，靠= p o ，x ，= 岛 ( 5 - 3 ) ( i = 1 , 2 ，n )( 5 - 4 ) ( j = 1 , 2 ，m 一1 ) 。能同时满足这疗个方程 晰 麓一 十 + + ：| 一 大庆石油学院硕士研究生学位论文 的解是不存在的，于是我们转而寻求在某种意义下的近似解，这种近似解不是矛盾方 程组的精确解的近似值，而是使矛盾方程组( 5 3 ) 最大限度地近似成立的一组数值。 记 r = 口f x - y ( i = 1 ，2 ，”) t 1 根据最小一来珐原理，_ 匝选一组解一，x 2 ，x 。使 q “，b ，靠) 2 善肜2 善l 蔷嘞_ 一m j h h 厂m、2 达到最小。 二次函数q 是关于而，x ：，x 。的连续函数，且 q ( x 。，工：，工。) 0 故。定存在一组数工- ，z ：，工。使得q 达到最小值。根据多元函数极值的必要条件可 知，在最小值点应满足 罢：0 ，罢= o ，一，罢：0 盘i似2出m 由此可以建立起包含有m 个未知数且相互独立的m 个方程，称为矛盾方程组( 5 - 3 ) 所对应的正规方程组。由于 罢= 喜z i 善a # x - y i 卜 = z 窆i = l ( 罢口，口。x ，一- y ， = 2 l 即一i j 剐 ：2 芝f 窆嘞b 一2 宝y 。 ( 七：1 ，2 ，朋) 令善：0 ( _ i ：l ，2 ，肌) ，则有 m ，h、n i 吩 ，= ”y ， ( k = l 州2 一，m ) ( 5 - 5 ) ，= l f = ll = 1 式( 5 - 5 ) 就是对应于矛盾方程组( 5 3 ) 的正规方程组，它的解是矛盾方程组得最优 近似解。 上述正规方程组可以写成 第五章脱气敢举关联公式 其中 m c h x = d k ( k = l ，2 ，坍) 一l c 目= 呀 ( t ，_ ，= l ，2 ，m ) - 1 巩= 咒 ( k = 1 , 2 ，m ) f t l 正规方程组系数矩阵的第_ j 行第_ ，列元素，等于对应的矛盾方程组的系数矩阵的 第k 列与第，列两列对应元素乘积之和，正规方程组右端项第k 行元素，等于对应矛 盾方程组系数矩阵第k 列与右端项对应元素乘积之和。矛盾方程组的增广矩阵为 口l la 1 2口1 3 口l y 1 7 2 1 7 2 2q 2 3 口2 my 2 a h i口n 2口n 3 口肼y n 对应的正规方程组的增广矩阵为( 表示) i = l 口：口。口，：口。口，口。口。口。y ， 口f 1 口三口j 3 y ， ； ； 口。口。口。口，：口。口，口二 口。) ， 由此，可根据矛盾方程组直接构造正规方程组，再求出正规方程组的解就是矛盾 方程组的最优近似解 5 1 , 5 2 。 基于上述最小二乘法及高斯消去法原理，利用v i s u a lb a s i c6 0 编制了多元线性回 归程序，使得回归分析更为简捷方便。 5 2 脱气效率关联公式 已经确定了脱气效率准则方程的基本形式为 蟛幅弘r e c s - s ， 由瑞利法可以将其改写为指数乘积形式 州( r 捂，弘小恫1 ( 射”“洚， 犬庆右油学院硕士研究难学位论文 将斌( 5 - 7 ) 两端取对数 ；蚌；剐蝎t 糯) 坞蝎吣璁) 脱气效率溅则方程舱基本袭达形式已经确定，利用缡裁的多元线程露归程廖对处 理后的数据进行回归分析，得到脱气效率的最终表达式。在对数据的回归过程中，将 实验数据分段处理。 由衷4 - 2 、表4 3 中的数据可以看出，数据分布形态可以分为两种方式描述。以 滞留时间t = 1 1 5 s 为分界点，其中滞留时间t 小于1 1 5 s 时，脱气效率啦线基本黧指数 形式分布：滞留时间f 大于1 1 5 s 时，脱气效率曲线基本呈直线形式分布。因诧，这里 我们采用分段阐归的方法对数据处理。 5 2 1 关联公式 ( 1 ) 由表禾2 中数据褥到气一液两相流体在多杯等流挺气锚中滚动时脱气效率e 的 关联公式 矧酽脯”旧“恻”( 科”嬲滞一侉棼 ( 2 ) 鸯表4 3 孛数攒褥裂气一滚鼹提溅棼在多辐等浚型气锚审滚动时驻气效率e 憨 关联公式 捌秽一旧跏洲。盯一鲰严”蝴( 5 - 9 ) 邋鼗，气一滚嚣楱滚薅在多梗：等流麓气镬孛滚动辩淡气效率e 煞关联公式表示 为 e = 旧一时”1 ”一酽蝴( f f c )( 5 - 1 0 ) t 。5 。4 8 8 鞴3 ( r 捂 9 2 。“钟( 卺 。3 “”。6 e c z 。，。5 “3 e 广79 s 9 7 3 。e r ；：r 。， 其中，t 。为滞留时间最优值。 5 2 2 荚联公式豹显著性检验 在实际问题中，事先并不能断定y 与赡，x 2 ，x m 之间有线性关系，因此需要对关 联公式滋行显著往检验。 对关联公式的显著性检验，可提出假设： 琢假设h o ：魏b 2 一b k = 0 ； 对立假设h i ：b 喾0 ，至少有一个i ； 、第五畦脱气效率关联公式 如果h 。被接受，则表明用关联公式表泳y 与自变量而，x ：，。的关系不合适。 萝= a o x e + 寤l 墨+ a n x h nm = 。一疗= 如，其自由度为拼； i 。l j - 1 三，= 抚一拶 f * s 疆= 一，其宴出发为辩一m 一1 ； 肛瓦面；习 在给定的显若性水平盛下，计算得到的f 值应大于，表中的临界慎 冗颤，露一m 1 ) ，球般取0 0 5 窝0 0 1 。蔷f ，0 ，4 ) ，受| j e 每籀关参蘸之闻脊十分登藩的线傲关系。 通过少检验，缝果表骥分段髫魉斡嚣缎关联公淡中e 肇摆关参蹙之惩其有+ 分震 著的线性关系，即可证明由实验数据得到的气一液两相流体在多杯等流型气锚中流幼 时的脱气效率的关联公式( 5 1 0 ) 是正确的。 5 3 脱气效率与滞留时间的关系曲线 5 3 1 不同含水率时脱气效率与滞留时间裔勺关系曲线 利用既经缛到的脱气散率关联公式( 5 - 1 0 ) ，计算出不网含水攀丘时，气一渡鼹相 流体在多杯等流型气锚中流动时的相关流动参量，并绘制出它们的关系曲线( 图5 - l 豳5 3 ) 。 第五章成气效率关联公式 3 0 9 0 8 0 6 0 9 0 篓7 5 6 0 ，一l一一 !盘 苎!皇 ”。器 柳 ? ? 盘， 簟? g 酗；6 王z 揪 o 盼_ 7 3 m m 3 t g 睁啦8 4 m 3 t g 静：9 幺1 3 m 3 t og o = 1 0 5 6 5 m 3 t 05 。1 1 5 02 黝 t ( s ) 疆5 一l 含拳率兀7 辩脱气效率e 与滞霹时翊t 的关系曲线 f i g 5 - 1c u r v eo f d e g a s s i n ge f f i c i e n c ya n dd e t e n t i o nt i m ew h i l e w a t e rc u t i s6 7 卢，耋。；耋。窭蓬，善。耋 拳 1 卿 ( ) 0 = 1 3 5 5 8 r n 3 t - ( 3 0 = 1 5 6 5 1 m 3 t o ) = 1 7 6 6 8 m 3 t ( 3 0 = 2 0 1 9 7 m 3 1 t og 蚴8 。5 5 n d t 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0 t ) 图5 - 2 含水率兀= 7 7 时脱气效零e 与滞留时间t 的关系曲线 f i g 5 - 2 c u r v e o f d e g a s s i n ge f f i c i e n c ya n dd e t e n t i o n t i m e w h i l e w a t e r c u t i s 7 7 捧 断 大庆石油学院硕士研究生学位论文 9 0 8 5 8 0 7 5 7 0 6 5 6 0 万一多掌誊- 一。- 基一螺一姜凳 玩秒 搋办 坳 0 d = 1 5 6 - 1 5 n d t ( 3 0 = 1 7 5 9 8 m 3 t 7 ( 3 0 = 1 9 50 1 m 3 t g 0 = 2 1 5 7 2 n d t o 鸵盘瓢昭趣 5 01 5 0 图5 - 3 含水率凡= 8 0 时脱气效率e 与滞留时问t 的关系曲线 f i g 。5 - 3c u r v eo f d e g a s s i n ge f f i c i e n c ya n dd e t e n t i o nt i m ew h i l ew a t e rc u ti s8 0 由图5 1 图5 - 3 中蝗线可以看出，气一波两提流体在多撂等流型气链中流动时鲍 脱气效率e 随着滞留时间t 的增大而增大，并且当滞留时间，增大到一定数值时，脱 气效率e 的增大趋势明显减小，出现了拐点t ，t ，即滞蟹时间最优僮。当涝馨时阕f 楗 同时，生产气油比繇越大，脱气效率e 越小。 当油井产出液的含水攀氕7 时，生声气油比瓯在6 2 2 7 1 0 5 。6 5 m 3 t 时，滞 留时问最优值t 。出现在t - - 9 1 8 9 1 3 8 6 2 s 范围内：当油并产出液的含水率丘= 7 7 时， 生产气油比瓯在1 3 5 5 8 2 2 8 5 5 m 3 t 时，滞留时闻最优值毛出璐在t = 8 8 2 2 1 3 2 4 1s 范潮内：当油并产出液的含水率凡= 8 0 时，生产气油比g o 在1 5 6 1 5 2 4 2 2 9 m 3 ，t 时，滞辩时间最优值f 。出现在t = 9 1 9 4 1 2 9 4 0 s 范围内。 5 3 2 不同嫩产气油比时脱气效率与滞留时间的关系曲线 利用已经得到的脱气效宰关联公式( 5 - 1 0 ) ，计葵出不同生产气油比g n 时，气一 液两相流体在多杯等流型气锚中流动时的相关流动参量，并绘制出它们的关系曲线 ( 圈5 4 圈5 6 ) 。 第五章脱气效率燕联公式 8 0 6 0 z 。 。 笏尹毒每，瓷，j i 每 舭 黼 纱 f v , 一- 7 4 擞 - f w = 7 5 枞 毒 f - , 栌- 7 9 f w - - 8 0 0f w = 8 2 5 05 01 0 0 1 5 02 0 0 2 5 0 t ( s ) 毽5 1 4 生产气油比g = 1 7 6 。8 6 m 3 t 对脱气效率嚣岛滞罄对闷t 粒关系辔线 f i g 5 4 c u r v e o f d e g a s s i n ge f f i c i e n c ya n d d e t e n t i o n t i m e w h i l e p r o d u c i n g g a s o i lr a t i o i s1 7 6 8 6 m 5 ，t 9 0 誉7 5 6 0 z 一一一 一! ?!。? 月歹芦毒_ ，釜，釜，釜毒 手 彩 移杉 彰 f w = 7 3 f w = 7 5 耐g f w e g o 0 f w = 8 2 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0 t ( s ) 图5 5 生产气油比g o = 1 9 1 2 9 m 3 t 时脱气效率e 与滞留时间f 的关系断线 f i g 5 5 c u r v e o f d e g a s s i n g e f f i c i a n e y a n d d e t e n t i o n t i m e w h i l e p r o d u c i n g g a s o i l r a t i o i s1 9 1 2 9 m 3 t 大庆石油学院硕士研究生学位论文 9 0 8 5 8 0 7 0 6 5 6 0 上一!7 ! ? 胗，弓一；一i，声亨 纵 册 l f w = 7 4 2 - 脚5 f w = 7 9 麟 j f f w = 8 0 o 尸8 2 o5 01 0 01 5 0 图5 - 6 生产气油比g o = 2 0 6 7 6 m3 t 时脱气效率e 与滞留时间t 的关系曲线 f i g 5 - 6 c u r v e o f d e g a s s i n g e f f i c i e n c ya n dd e t e n t i o n t i m e w h i l e p r o d u c i n g g a s o i lr a t i o i s2 0 6 7 6 m 3 t 由图5 - 4 图5 - 6 中曲线可以看出，气一液两相流体在多杯等流型气锚中流动时的 脱气效率e 随着滞留时间f 的增大而增大，并且当滞留时间t 增大到一定数值时，脱 气效率e 的增大趋势明显减小，出现了拐点t 。，f 。即滞留时间最优值。当滞留时间f 相 同时，油井产出液的含水率凡越大，脱气效率e 越大。 当生产气油比g o = 1 7 6 8 6 m 3 ，t 时，含水率凡在7 4 2 8 2 5 时，滞留时间最优值 t 。出现在t = 1 0 2 5 2 1 2 3 0 9 s 范围内；当生产气油比g o = 1 9 1 2 9 m 3 t 时，含水率 在 7 3 8 2 时，滞留时间最优值t 出现在t = 1 0 8 0 6 1 4 0 2 0 s 范围内：当生产气油比 g o = 2 0 6 7 6 m 3 t 时，含水率无在7 4 2 8 2 时，滞留时间最优值t 。出现在t = 1 1 4 8 0 1 3 8 9 8 s 范围内。 本章得到的脱气效率e 的关联公式，以及绘制的脱气效率e 与滞留时间r 的关系 曲线，可以指导多杯等流型气锚的几何尺寸、流动参数的优化设计，以及在现场实际 生产中的优化配置。 第六章现场应用 6 。1 应用概况 第六章现场应用 利用气一液两相流体在多杯镣流型气锚中流动时脱气效率e 的关联公式( 5 1 0 ) 对滞留辩蓠t 逶纷傥亿，获两达到对气镶沉降释令数往纯昭譬豹。逶过该方法对气锚 的沉降杯个数进行优化调配，可以提高泵效、增加产量、降低能耗，在现场应用起到 了瞬显静效采。 截止到2 0 0 5 年l o 月，多杯肄流气锚共在现场应用4 9 0 口井( 其中抽油机井4 7 6 翻，探释泵芳1 4 日) 。疲麓概嚣凳表6 i l 、表6 - 2 。 表6 - 1 多杯等流型气锚初期应用统计表 t a b 。6 - 1s t a t i s t i c a lt a b l eo f a p p l i c a t i o no f m u l f i e u pi s o f l u xg a sa n e h o ri ne a r l yd a y s 厂4 4 03 8 95 2 25 98 & 74 2 55 1 1 36 8 97 1 8 9 75 6 73 2 0 21 671 21 , 01 42 。1 9 13 1 91 9 81 23 3 5 3 7 4 五厂5 05 02 8 54 + 28 5 33 6 42 9 9 33 4 25 , 48 4 + 24 1 62 4 4 35 71 , 2 - 1 。15 2 - 5 5 + 02 0 ，02 8 6 - i 21 4 3 - 1 8 ，4 合计4 9 04 3 94 9 55 7 8 8 54 1 84 8 7 i6 5 06 98 9 45 5 03 1 i 51 5 41 2o 91 32 - 1 7 63 1 i2 0 51 13 1 6 - 3 6 0 表6 - 2 多杯等流型气铸措施后l o 个月应用统计表 t a b 6 - 2s t a t i s t i c a lt a b l eo f a p p l i c a t i o no f m u l t i c u pi s o f l u xg a sa n c h o ra f t e r1 0m o n t h s 对播藏翦3 令异攘藏嚣i o 令旁 差德增辐 单位蓁量量含水泵效鬻誓管含水泵效繁差三含水泵效管量誓含水泵效訾 厂2 7 7 4 7 + 75 58 8 44 1 25 1 1 06 0 36 28 9 7 5 0 93 6 8 81 2 60 了1 39 6 1 4 22 6 3 1 2 ，41 42 3 4 - 2 7 8 五厂5 02 8 54 28 5 33 6 42 9 9 33 1 74 , 9 8 4 53 8 ，52 6 3 63 20 7 - 0 72 1 - 3 5 71 1 21 6 7 0 85 8 - 1 1 9 8 。2 增产效果 由袋6 1 、袋6 2 统计的采油一厂和采油五厂数据，共应用多杯等流型气锚4 9 0 口并，初期对魄4 3 9 日并，平均单并增液1 5 4 t d ( 增加滔度3 1 1 ) ，萃井增灌1 2 f f d ( 增加幅度2 0 5 ) ，泵效提高1 3 4 个酉分点( 增加幅度3 1 5 ) ，沉没度下降1 7 6 m ( 下降襁度3 6 o ) ；在举考虑遴减的情猊下，试验l o 个旁惹，对l - t ；3 2 71 2 i 劳，乎垮 单井增液1 1 1 t d ( 增加幅度2 4 9 ) ，单井增油0 7 t d ( 增加幅度1 2 9 ) ，泵效提高 8 5 个露分点( 瓒蕊幅凌2 0 9 ，沉没震下降1 2 6 m ( 下降疆度2 6 3 ) 。麴按零鑫然 递减8 7 计算，l o 个月递减为7 2 ，则实际平均单井豳增油为1 i t ，平均增油幅度 大庆石油学院硕士研究生学位论文 2 0 8 。 对比1 4 口螺杆泵井，产液由3 5 4 2 t d 上升到3 7 9 2 们，上升2 5 t d ，上升了7 6 9 ； 产油由6 1 7 伽下降到5 5 l t d ，下降o 6 6 们，下降了1 0 7 ；泵效由5 6 2 7 上升到 6 3 9 6 上升7 7 个百分点，上升了1 3 6 7 ；沉没度由5 3 3 4 5 m 下降到4 4 2 4 5 m ，下 降9 1 3 6 m ，下降了1 7 1 3 。 通过抽油机上调参，使系统效率与下入气锚前的系统效率一致，录取产液量数据。 8 口井试验数据见表6 3 。 表6 - 3 保持系统效率不变试验数据表 t a b 6 - 3e x p e r i m e n td a t a s h e e to i ls i n g l es y s t e me f f i c i e n c y 下气锚前下气锚后上调参系统教率不变 井号霎一囊嚣产藏；吉承i 警囊嚣产液i ：警鬟戆 高l6 1 - 4 65 9 073 7 58 754 535 8 93 707 9 1 13 44 29 0 09 6 38 936 897 8 25 4 0 4 7 1 85 77 29 201 08 9 27 0 46 7 85 207 93 43 8 高1 4 3 64 6 053 3 68 845 5 l6 8 52 6 07 8 1 l3 48 76 l062 88 977 2 98 0 4 6 80 5 2 5 15 18 66 4059 1 87 627 1 68 90 7 93 4 6 8 高1 5 7 - 4 65 0 453 9 38 933 664 0 7 l5 l6 6 4 4 1 63 66 30 68 78 9 l4 576 5 75 808 4 9 23 2 0 76 7078 9 l4 867 1 23 608 53 2 0 9 中丁l o - 2 71 227 1 1 34 i73 77 5 5 49 34 1 7 7 365 1 91 7 0 l l63 165 3 37 9 15 222 0 4 6 1 23 51 801 04 565 538 4 03 642 76 3 7 高1 6 1 - 4 4 42 0 634 48 335 378 4 6 3 2l5 1 4 51 79 82 6 024 49 0 66 79 5 93 7l2 5 0 22 l7 82 7039 066 968 7 13 6l5 41 77 l 南l - l - 丙0 2 83 76 1 l5 8 23 9 66 0 75 l2 8 1 22 i2 65 0 01 0 27 975 l 86 7 5 6 3 0 9 9 7 62 735 301 66 9 1 5 5 86 8 02 5l2 82 l2 9 南1 1 丙0 2 97 653 2 3 02 994 8 07 1 1 53 ：8 2 81 406 2 45 545 35 7 0 9 73 6 3 1 97 4 9 81 6 084 78 6 124 9 0 1 27 0 738 5 2 高1 5 9 - 4 47 8 l1 36 7 8 254 0 93 5 29 908 1 43 34 5 1 1 0 0 1 758 4 l5 756 3 47 2 0 5 0 9 75 34 3 1 1 8 02 08 346 184 5 03 80 8 13 3 4 4 平均3 8974 0 3 42 4 4 5 23 5 2 15 5 2 82 05 65 38 888 45 847 3 4 6 308 0 1 33 345 68 89 977 26 8 00 3l2 02 17 6 对比结果表明，在相同系统效率条件下，抽油机井平均单井日产液由3 8 9 t 上升 到5 6 9 t ，日增液1 s t ，增幅达4 8 8 。平均单井日产油由7 4 t 上升到9 9 t ，日增油2 5 t ， 增幅达3 3 8 。 6 3 节能效果 4 9 01 3 井共进行系统效率对比测试2 9 51 3 ，前后对比，系统效率由2 6 0 7 提高到 3 0 8 5 ，提高了4 7 8 个百分点( 增加幅度1 8