CN100423010C

CN100423010C - 一种潜油电泵成套系统实现方法

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Publication number: CN100423010C
Application number: CNB2004100941181A
Authority: CN
Inventors: 李健忠; 李强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2024-12-30
Also published as: CN1797410A

Abstract

一种潜油电泵成套系统实现方法，包括：依据IPR曲线，进行计算排量参数Q和井底流压参数P_Wf；计算吸入口压力参数P_X、吸入口到动液面的垂直深度参数H_VCD和吸入口到射孔段中部的垂直深度参数H_VXD；计算挂泵垂深参数H_VD；根据油井轨迹修正挂泵垂深参数H_VD的值，计算挂泵斜深H_MD；计算泵内气体含量K的值，确定分离器或进口段形式；进行粘度修正；符合用户要求则进行自动潜油电泵系统成套设计；通过计算电泵通过性参数DLS，满足各种复杂井况要求，本发明可完成精度和效率更高的潜油电泵系统成套设计，借助计算机平台实现，可形成一套完整的潜油电泵系统成套设计模型系统，并带有公制、英制单位换算，可满足各种用户的需要。

Description

一种潜油电泵成套系统实现方法

技术领域

本发明涉及一种作业的自动化处理方法，特别是涉及了一种在石油工业领域中利用计算机进行潜油电泵的自动潜油电泵系统成套设计的实现方法。

背景技术

随着我国石油工业的发展和油田采油开发的需要，为了提高油田采油速度和最终采收率，应用机械采油方法是整个由天开发过程的一个十分重要的步骤。

选择和使用合适的电泵对于高校和可靠的采油运行十分重要。不合适的电泵可能会在推荐范围以外工作而造成电机过载或欠载，在特别严重时可能造成电泵系统的损坏。特别是在浅海采油中，每一组潜油电泵组要花费三十万元左右，下井的费用要十几万元。如果机组选择不当，容易造成电机和泵超载、空载或油井抽空，直接造成机组的损坏，使生产无法进行，机组在抽出维修时，也将花费大量的费用，长崎以来选择正确的机组、制造符合用户要求的机组成为困扰生产商及用户的问题。

潜油电泵产品本身是一个结构和制造过程均十分复杂的机电一体化产品，严酷的使用环境和要求使电泵成为一个高风险的产品。现在的潜油电泵机组已经行了系列化，但每一口油井的完井参数是不同的，在选择潜油电泵机组时用户提出的要求往往不能与机组现有的特性曲线相符合。多数情况下需要重新进行潜油电机组和泵的组合设计。目前，通常采用人工经验及计算方式来实现，这样一来，会由于需要大量的重复劳动和选择计算，不仅浪费了大量的时间、人力和物力，而且运算效果很不理想。

本发明总结了以往人工潜油电泵系统成套设计的经验，采用计算机自动化处理方式，能够高效、并且准确地计算出可靠的潜油电泵机组形式，参考石油地质、钻井和采油，编制一套潜油电泵选择优化程序，充分考虑了井况条件，并将总结出的影响油泵选择的主要因素融会其中，能够解决目前潜油电泵系统成套设计所碰到的实质问题，力图取得良好的应用效果。本发明的处理流程利用了数据库的管理和扩容，以及在特殊情况下的应用，对容错给予了充分考虑，是用于各种井况和使用者。彻底改变了人工潜油电泵系统成套设计欠缺准确性的问题，简化人工潜油电泵系统成套设计工作的繁琐性。

本发明利用计算机数据计算极大容量数据存储能力将石油勘探、钻井、完井、采油过程中产生的数据有机地结合在一起，构建利用计算机平台处理的潜油电泵机组选型设计。向世界先进行列靠拢，将潜油电泵选型技术推进了一步。

与该领域现有的国家标准GB/T 17386-1998相比，标准中的方法通常只适用于情况单一的直井的潜油电泵系统成套设计，而不能适应于现实情况中的各种复杂井况，并且有关潜油电泵系统成套设计中的各个环节也就是相互独立的，并没有像本发明这样完成了有效的整合。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种潜油电泵成套系统实现方法，通过计算机平台运行潜油电泵系统成套设计流程，实现潜油电泵系统成套设计操作的自动化。

本发明所提出的根据完井数据绘制IPR曲线，计算排量参数Q和井底流压参数P_Wf；

根据井中流体的情况，计算吸入口压力参数P_X；

根据多相垂直管流相关式计算吸入口到动液面的垂直深度参数H_VCD和吸入口到射孔段中部的垂直深度参数H_VXD；

计算挂泵垂深参数H_VD；

根据油井轨迹修正挂泵垂深参数H_VD的值，并依此计算挂泵斜深H_MD；

计算泵内气体含量K的值，确定分离器或进口段型式；

判断是否需要进行粘度修正；

如不需要，则根据排量Q，计算泵的实际扬程参数H；

如需要，则计算粘度修正参数和排量Q和泵的实际扬程H参数及功率修正；

判断排量Q、泵的实际扬程参数H是否符合要求；

如果符合要求，则进行潜油电泵系统成套设计；

如果不符合要求，则返回；

进行分离器或进口段的选择设计；

判断当前设备中是否已经带有变压器和控制柜；

如果否，则进行电机、小扁电缆、大扁电缆、变压器、控制柜、接线盒选择设计；

如果是，则进行电机、小扁电缆、大扁电缆选择；

计算电泵通过性参数DLS；以及

输出设计结果。

与现有技术相比，本发明利用了目前先进的计算机平台，既可完成精度和效率更高的潜油电泵系统成套设计设计，满足设计者的不同复杂情况要求，而且，根据资料利用计算机大容量的信息存储功能，可形成一套完整成熟的潜油电泵系统成套设计模型和系统。

下面将结合实施例，并参照附图进行详细说明，以便对本发明进行更深入的说明。

附图说明

图1-1至图1-3为本发明主流程图。

图2为本发明实施例的新建潜油电泵系统成套设计方案界面图。

图3为本发明实施例的IPR曲线的界面图。

图4为本发明实施例的CLR曲线的界面图。

图5为本发明实施例的根据油井轨迹修正挂泵垂深参数的界面图。

图6为本发明实施例的潜油电泵系统成套设计参数输入界面图。

图7为本发明实施例的泵形曲线显示界面图。

图8为本发明实施例的变频曲线显示界面图。

图9为本发明实施例的潜油电泵系统成套设计结果显示界面图。

图10为本发明实施例的计算电机表面流速的界面图。

图11为本发明实施例的输入选电机参数的界面图。

图12为本发明实施例的选择保护器的界面图。

图13为本发明实施例的选择变压器的界面图

具体实施方式

潜油电泵产品本身是一个结构和制造过均十分复杂的机电一体化产品，泵的主要性能参数包括：流量、扬程、转速、功率、效率。上述参数组成了泵的性能曲线。

本发明与相同领域的其他行业标准的处理过程相比，增加了一些现有技术没有的流程，包括：绘制IPR区线、油井轨迹修正计算、气体含量K值的计算、选泵直至选控制柜、电泵通过性计算等流程，行业标准中给出的是一些粗略计算，发明中则采用了精算方法。

本发明正是通过计算机系统平台，提供了一套有关潜油电泵成套系统实现方法，如图1-1至图1-2所示，本发明主流程包括以下步骤：当要进行一个新的潜油电泵系统成套设计流程时，首先判断是否已经计算出预计排量Q、预计吸入口压力P_X、挂泵垂深H_VD、吸入口到动液面的垂直深度参数H_VCD的值，步骤101；如果是，则直接跳转至步骤109，即直接根据油井轨迹修正挂泵垂深参数H_VD的值，以及执行后续的流程：如果否，则需通过绘制IPR曲线，求解排量Q和井底流压P_Wf的数值，步骤102；然后，根据井中流体的情况，分别求解吸入口压力P_X和吸入口到动液面的垂直深度H_VCD、吸入口到射孔段中部的垂直深度H_VXD的值：判断当前所要处理的是否为单相流，也就是判断当前井中的油气比系数是否等于0，步骤103；如果是单相流，则根据布朗理论确定井底流压P_X＝220PSI，步骤104；用平均密度法求解吸入口到动液面的垂直深度H_VCD以及吸入口到射孔段中部的垂直深度H_VXD的值，步骤105；如果不是单相流，则是通过绘制吸入口油气比区GLR曲线，求解出吸入口压力P_X的值，步骤106；以及根据多相流垂直管流公式，求解出吸入口到动液面的垂直深度H_VCD和吸入口到射孔段中部的垂直深度H_VXD的值；得出以上各值后，求解挂泵垂深H_VD的值，步骤108；根据油井轨迹修正挂泵垂深H_VD的值，并依此求解出挂泵斜深H_MD，步骤109；计算泵内气体含量K的值，确定分离器或进口段形式，步骤110；是否需要进行粘度修正，即判断当前的情况是否为粘度CP大于50CP或含水率10＜f_W＜80，步骤111；如果不需要进行重新进行粘度修正，则计算当时的排量Q、泵的实际扬程H和功率修正参数P_vis，步骤112；如果需要重新进行粘度修正，则重新计算粘度修正参数和排量Q和泵的实际扬程H参数，步骤113；判断排量Q、泵的实际扬程H是否符合要求，步骤114；如果符合要求，则做出泵选择，步骤115；如果不符合要求，则返回程序开始，从步骤101开始重新进行计算；

完成潜油电泵系统成套设计后，进行分离器或进口段的选择，步骤116；判断是否当前设备中是否已经带有变压器和控制柜，步骤117；如果否，则需作出电机、小扁电缆、大扁电缆、变压器、控制柜、接线盒的选择，步骤118；如果是，则只需选择电机、小扁电缆、大扁电缆，步骤119；上述步骤完成后，计算电泵通过度(又称狗腿度DLS，Dog legs)，以确定电泵在特殊情况下(如果有弯曲度的井况)的通过性，步骤120；判断是否可通过DLS计算，步骤121；如果是，则表明当前电泵可通过，接着，选择下井所需的附件，步骤126；输出工作的打印报告，步骤127；如果未通过DLS计算，则需进一步调整当前的潜油电泵系统成套设计结果：判断是否需要修改挂泵深度，步骤122；如果需要修改，则修改挂泵垂深参数H_VD的，步骤124，以及修改大扁电缆长度，使之适应当前井况，步骤125，然后，选择下井所需的附件，步骤126；输出工作的打印报告，步骤127；如果不需要修改挂泵深度，那么，进一步判断是否需要修改电机，步骤123，如果是，则返回步骤117，执行后续的步骤；否则，返回步骤115，作重新潜油电泵系统成套设计处理。

在实际应用中，本发明所完成的潜油电泵系统成套设计工程包括以下内容：

1)建立相关数学模型，

2)完成潜油电泵成套系统实现主程序

3)绘制IPR曲线子程序

4)绘制吸入口GLR曲线子程序

5)单潜油电泵系统成套设计子程序

6)单选电机子(不含控制柜)程序

7)单选电机(含控制柜)子程序、绘制泵型曲线子程序

8)电机表面流速计算子程序

9)斜井通过能力(DLS)计算子程序

10)挂泵深度计算子程序

11)井底流压计算子程序，

12)粘度修正系数计算子程序，计算高粘度油井的压力和流量子程序

13)计算低粘度油井的压力和流量子程序。

工程人员可定期进行资料检索，根据石油地质、钻井工艺、采油工艺，并结合现有潜油电泵特性进一步补充完井数据，建立新的完井数据模型，以利用本发明一种潜油电泵的自动潜油电泵系统成套设计方法的主流程，取得更好的潜油电泵系统成套设计效果。

Claims

1. 一种潜油电泵成套系统实现方法，该方法包括以下步骤：

根据完井数据绘制IPR曲线，计算排量参数和井底流压参数；

根据井中流体的情况，计算吸入口压力参数；

根据多相垂直管流相关式计算吸入口到动液面的垂直深度参数和吸入口到射孔段中部的垂直深度参数；

计算挂泵垂深参数；

根据油井轨迹修正挂泵垂深参数的值，并依此计算挂泵斜深；

计算泵内气体含量K的值，确定分离器或进口段型式；

判断是否需要进行粘度修正；

如不需要，则根据排量，计算泵的实际扬程参数；

如需要，则计算粘度修正参数和排量和泵的实际扬程参数及功率修正；

判断排量、泵的实际扬程参数是否符合要求；

如果符合要求，则选择泵；

如果不符合要求，则返回流程开始，即重新计算排量参数和井底流压参数；

进行分离器或进口段的选择；

判断当前设备中是否已经带有变压器和控制柜；

如果否，则进行电机、小扁电缆、大扁电缆、变压器、控制柜、接线盒选择；

如果是，则进行电机、小扁电缆、大扁电缆选择；

计算电泵通过性参数，以及

输出设计结果。

2. 如权利要求1所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述根据井中流体的情况，分别求解吸入口压力参数和吸入口到动液面的垂直深度参数和吸入口到射孔段中部的垂直深度参数的步骤，进一步包括以下步骤：

判断当前所要处理的井况是否单相流；

如果是，确定井底流压；并计算吸入口到动液面的垂直深度、吸入口到射孔段中部的垂直深度值；

否则，根据吸入口油气比区GLR曲线，计算吸入口压力的值；以及根据多相垂直管流相关式，求解出吸入口到动液面的垂直深度参数和吸入口到射孔段中部的垂直深度参数。

3. 如权利要求2所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述单相流的判断依据是当前井中的油气比系数是否为0。

4. 如权利要求1所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述判断是否需要进行粘度修正的依据是判断当前的情况是否为粘度CP大于50CP或含水率大于10，并且小于80。

5. 如权利要求1所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述计算电泵通过性参数的步骤，进一步包括以下流程：

判断是否通过电泵通过性参数计算；

如果是，则表明当前电泵可通过；

选择下井所需的附件；

输出工作的打印报告；

否则，作出潜油电泵系统重新成套设计处理。

6. 如权利要求5所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述作出潜油电泵系统重新成套设计处理的步骤，进一步包括以下流程：

判断是否需要修改挂泵深度；

如果是，则修改挂泵垂深参数，并且修改大扁电缆长度；

选择下井所需的其它附件；

输出工作的打印报告；

否则，判断是否需要修改电机选择结果；

如果是，则返回，作出重新选择电机处理；

否则，返回，作重新潜油电泵系统成套设计处理。

7. 如权利要求5所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述根据完井数据绘制IPR曲线，计算排量和井底流压参数步骤之前，还进一步包括以下步骤：

当要进行一个新的潜油电泵系统成套设计流程时，首先判断是否已经得到预计排量参数、预计吸入口压力参数、挂泵垂深参数、吸入口到动液面的垂直深度参数的值；

如是，则直接根据油井轨迹修正挂泵垂深参数的值，以及执行后续的流程；

否则，执行所述根据完井数据绘制IPR曲线，计算排量参数和井底流压参数的步骤。

8. 如权利要求1所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述各参数采用公制单位设计。

9. 如权利要求1所述的潜油电泵成套系统实现方法，其特征在于，所述各参数采用英制单位设计。