电泵井油套环空泡沫段长度范围的探讨

1、电泵井油套环空泡沫段长度范围的探讨         摘要：探讨泡沫段的形成机理，采取三种不同方法对14口井进行了验证，得出不同驱油方式、套压、沉没度级别、采聚浓度、含水等级等方面对油套环空泡沫段形成产生的影响。初步确定了油套环空泡沫段的长度范围，得出水、聚两驱及不同级别的沉没度油套环空泡沫段存在一定的差异，聚驱井泡沫段高于水驱井；套压越低，泡沫段越长；沉没度级别越高的井泡沫段越长；采聚浓度越高的井泡沫段越长；含水级别高的井泡沫段高度越小。 关键词：电泵井泡沫段 套压沉没度聚合物 Abstract: discusse

2、s the formation mechanism of the bubble period, take three different methods to 14 Wells to the test and got a different oil displacement method, set of pressure, and sunk degrees, by concentration level together, water level of empty bubble period of oil ring forming influence. Preliminarily determ

3、ines the oil set the length of the bubble ring empty for range, draw water, get together two flooding and different levels of sunk degrees of empty bubble ring for oil there are some differences, polymer flooding the well foam section water flooding the well above; Set of pressure is lower, the long

4、er the bubble period; The higher the level of the sinking of the longer period well bubble; In the higher concentration of together well the longer period bubble; Water levels high bubble period the little more highly well. Keywords: electric pumping Wells bubble period of casing pressure sank degre

5、es polymer 中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号： 一口井产液量是生产压差确定的，当地层压力稳定，流压的高低决定油井产量。流压常常以动液面的变化间接地表示，但由于泡沫段的影响，动液面与流压不是单纯的直线关系，因此，常出现液面上升而产量不变的情况。主要原因是存在泡沫段，其实际是流压没变，所以产量不变。若认识不清，可能误以为地层压力上升而进行大泵提液，造成措施无效果。尤其是产量较大的电泵井的设备要求，克服泡沫段的难度就更大，因此准确分析判断电泵井泡沫段的大小范围，是保证油井以最佳产能生产的关键。 1原因分析 根据目前生产实际中，抽油井普遍存在油套环空泡沫段，分析主要原因是由于当流

6、压低于原油饱和压力时，原油中溶解气不断从原油中析出来，在油套环空中形成气-液混合的“泡沫段”，由于“泡沫段” 相对于油水界面密度较小，同时表面张力加大，容易附着在真实液面之上，特别对产量大的电泵井，泡沫段更易堆积，见图1。 1泡沫段；2实际液面；3实测液面及死油盖图1泡沫段示意图 2确定泡沫段长度的三种方法 2.1洗井前后测得泡沫段长度 在生产实际中，根据生产资料和动态分析，对6口即将实施上产措施的电泵井进行了热洗方法进行了核实液面工作，为防止电泵井电缆的老化，保持热洗液温度在72 C，热洗时间控制在2个小时，前后对比平均泡沫段长度在116.65m。 2.2放套压法测得泡沫段长度 根据流体力学

7、的基本原理，以及采出井稳定生产时排量不变则吸入口压力不变的基本条件，降低套管压力，环空动液面就 会上升(图1-a、b)。当套压降到一定值后，真实液面超过泡沫段高度时，泡沫段随之消失。如图1所示，是A井在不同的套压下测得的液面长绘制的曲线，可以得出套压与液面深度关系如图2中的曲线BC段所示，该井套压在0.7MPa后保持稳定下降，则动液面按线性关系上升。 图2套压与动液面深度关系曲线 图3套压与动液面深度关系曲线 在有泡沫段情况下，所测得的液面值反映了泡沫段的上部位置。降压时泡沫段并不是随着真实液面保持固定长度同步上升，而是相对的滞后，随后部分地被下面上升的液体所占据，直到整个泡沫段全部被占据后才

8、测到真实液面。此后曲线的斜率才近于常量，反映出套压与液面的对应关系。因此过第一个测点P1与后几个真实液面测点所得到的直线的延长线的横向距离，就是泡沫段的长度。同理，过不同测点作横轴的平行线，可与该直线相交，从而得到不同时刻的真假液面距离Li。根据3口井的生产实际放套压测得前后平均差值为52.36 m。见图3。 2.3理论计算泡沫段长度的大小 （1）气柱段 静气柱段压力计算 Pg= Poes es=e0.03415L/(TZ) 式中：Pg-气柱压力，Mpa； Po-套压，Mpa；T 井筒温度，K；-天然气比重，无因次； Z-气体偏差系数，无因次。 动气柱压力计算 Pg= Po2e2s 0.011

9、9fQg2T2Z2(e2s-1)/(d1-d2)(d12-d22) 式中：f-流动摩擦系数，无因次； d1-套管内径，m；d2-套管外径，m； （2）油气段 密度和气泡速度计算 当井低压力低于饱和压力时，从原油中分离出溶解气泡，该段原油不流动，气泡流动。气泡受力状况为：向上浮力，向下重力及流动阻力。气泡向上流动过程中，压力越小，体积越大，体现为加速运动过程，初速度为流体流速。因此，应从泵吸入口至动液面进行分段计算，分别计算出每小段的气泡平均流速，气泡和原油体积百分比，流体平均密度，最后计算出液面至泵吸入口压力。 根据牛顿第二定律，计算每段气泡加速段，即F-Fm-mg=ma 其中F=Vgig ；

10、Vgi= PoTiQg/(PiTo) 式中：F-气泡浮力，kN；Fm-流动阻力，kN；m-气体质量，kg；g-重力加速度，m/s2；a-加速度，m/s2；Vgi-不同温度和压力下气泡体积，m3/s；-油气段平均密度，t/s3；Ti、Pi-不同温度和压力，K、Mpa。 根据水力学原理，气体压力损失为：P f =0.01hiV2/(2g)(d1-d2) 其中=oi(q- Vgi/V)/q giVgi/q 式中：hi-各小段长度，m；P f -气泡流动摩擦压力损失，Mpa；-气泡流动摩擦系数，无因次；V-气泡流速，m/s；oi、gi-不同温度下油、气密度，t/m3。   

11、0;      若雷诺数Re2200时，=64/Re；当雷诺数Re2200时，-0.5=1.14-2lg/ (d1-d2) 21.25/Re0.8 式中：-管壁粗糙度，m。 Fm=AP f 式中：A-气泡总段面积，m2。 根据运动学原理有：V2- Vo2=2ahi 式中：Vo气泡初速率，m/s。 在计算中，因公式中存在未知数密度，压力Pi，可先设密度，计算压力，应用计算机循环计算，当二次密度差小于某个无限小值，即为该段平均密度。 从液面至泵口分别计算压力：Pi= Pi-1 0.01hi 式中：Pi各段压力，Mpa。 泡沫段计算 ：HP= HZ-

12、(L-100Pc/o) Hz= 200Pn/o 式中：HP-泡沫段长度，m；Hz-真实液面，m；L-动液面深度，m；Pc-套压，Mpao-原油密度，t/m3Pn-泵吸入口压力，Mpa。 经计算泡沫段平均长度为120m。 3泡沫段长度的范围讨论 （1）套压与泡沫段大小关系。2010年某矿油气比一般为120m3/t，油层中部深度950m左右，经计算，套压越低，泡沫段越长。当套压为0时，泡沫段长度为100-150m，当套压大于1时，泡沫段长度比较小，小于30m。 （2）沉没度与泡沫段大小关系。统计表明，沉没度级别越低的井泡沫段的高度越高。沉没度级别等于小于400m，泡沫段高度在400m 左右。沉没度

13、级别在400-500m之间，泡沫段高度在200m 左右。沉没度级别在500-600m之间，泡沫段高度在70m 左右。沉没度级别在600m以上，泡沫段高度在50m 左右。可见，沉没度每下降100m，泡沫段高度上升幅度会更大，甚至达到了200m以上的上升幅度。 （3）聚合物与泡沫段大小关系。由于聚合物是一种单体经聚合反应所得到的产物，通常是有机合成高分子，相同的体积下，聚合物溶液比水更具有增粘性，当水驱与聚驱的采出井形成同样 “泡沫段”时，由于聚驱井的聚合物有较强的粘性，且更具有较大的界面张力，会对“泡沫”液膜的稳定起着重要作用。因此聚驱较水驱更易形成“泡沫段”。从两驱验证的平均单井对比，水驱泡沫

14、段高度为58.01m，聚驱泡沫段高度为171.45m，高于水驱泡沫段113.44m。 （4）含水、采出液浓度与泡沫段大小关系。统计表明，含水级别越低的井泡沫段高度越高，采聚浓度越高的井泡沫段高度也越高。含水等于小于80%，采聚浓度在500mg/L时，泡沫段高度在170m 左右。含水级别在80-90%之间，采聚浓度在400-500mg/L之间时，泡沫段高度在150m 左右。含水级别大于等于90%，采聚浓度在200-300mg/L之间时，泡沫段高度在50m 左右。 4结论 （1）泡沫段长度的确定，可以为大泵提液提供坚实可靠的基础。 （2）通过三种方法，可以得到泡沫段的长度。洗井简单省时易操作，准确率较高，对电泵井电缆有一定损伤；放套压法，可以粗略估计泡沫段长度，操作复杂；理论计算泡沫段长度，可有效