CN118242054A - 一种大斜度井载荷计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大斜度井载荷计算方法，涉及大斜度井机载荷计算领域。该大斜度井载荷计算方法，包括以下处理步骤，S1：建立PVT物性模型，建立多方法、多类别的PVT计算模型，以高压物性测试数据为拟合依据，自动拟合出溶解气油比、原油体积系数、原油粘度及天然气压缩因子的最佳计算模型及对应的修正系数，通过对沿井筒方向物性参数的计算，为多相管流计算以及受力分析提供参数基础，S2：IPR流入动态模型建立，建立包括PI、Vogel方法在内的多种流入动态计算模型。通过建立单井基础物性模型、依据井眼轨迹进行受力分析，提高大斜度井载荷计算精度，最大程度保证大斜度井安全、高效开发，并为以后大斜度井机型匹配提供精确技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及大斜度井机载荷计算技术领域，具体为一种大斜度井载荷计算方法。
背景技术
第七采油厂共有斜井1366口，油井杆管偏磨情况较为严重，年均出现偏磨井413井次，占作业井数的18％，其中井口与井底投影位移500米以上、最大井斜角大于30度的共有54口，由于井斜角大，葡79－斜622井最大井斜角为87.82度，井眼曲率变化大，葡182－斜154井最大井眼曲率为8.68度/25m，导致理论预测最大载荷与实测载荷误差大，统计大斜度井设计最大载荷与实测最大载荷平均误差为40.3％，超载荷生产25口井，存在安全隐患，因此，本领域技术人员提出了一种大斜度井载荷计算方法，用来解决上述所存在的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种大斜度井载荷计算方法，解决了现有大斜度井载荷计算精度较大，无法最大程度保证大斜度井安全、高效开发的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种大斜度井载荷计算方法，包括以下处理步骤：
S1：建立PVT物性模型
建立多方法、多类别的PVT计算模型，以高压物性测试数据为拟合依据，自动拟合出溶解气油比、原油体积系数、原油粘度及天然气压缩因子的最佳计算模型及对应的修正系数，通过对沿井筒方向物性参数的计算，为多相管流计算以及受力分析提供参数基础；
S2：IPR流入动态模型建立
建立包括PI、Vogel方法在内的多种流入动态计算模型，基于已建立的流入动态计算模型，再通过敏感性参数分析，进行预测不同地层静压、含水率及采液指数条件下产能的变化规律，为分析地层生产条件的变化对产能的影响提供参考；
S3：优化载荷计算参数
采用微元分析法，将抽油杆自下而上分成多个微元段，取取井筒中一小单元进行受力分析，然后逐段叠加，并将其影响程度分解到抽油杆柱所承受的轴向载荷，经过公式分析计算，得到最终大斜度井载荷量。
优选的，所述S1步骤中研究的物性参数主要包括有溶解气油比、原油体积系数、原油密度、原油粘度和气体压缩因子九项参数。
优选的，所述S2步骤中动态计算模型中提供了三种采液指数获取方式，三种获取方式分别为手动输入、公式计算及测试数据拟合动液面与产液量、井底流压与产液量。
优选的，所述S3步骤中抽油机悬点载荷由抽油杆柱最下端所受载荷及抽油杆柱受到的其他载荷构成，最终分解成为抽油轴向载荷、切向载荷和径向载荷。
优选的，所述油杆柱最下端所受载荷分别为活塞自身重量、沉没压力、活塞自重产生的惯性载荷、液体通过游动阀时产生的摩阻力、抽油泵柱塞与泵筒之间的摩擦力及作用在柱塞上的液柱载荷。
优选的，所述抽油杆柱受到的其他载荷分别为抽油杆自重、抽油杆所受浮力、抽油杆柱及液体产生惯性载荷、抽油杆柱所受液体阻力、扶正器与液体之间的摩擦力及扶正器自重。
本发明提供了一种大斜度井载荷计算方法。具备以下有益效果：
本发明通过建立单井基础物性模型、依据井眼轨迹进行受力分析，提高大斜度井载荷计算精度，最大程度保证大斜度井安全、高效开发，并为以后大斜度井机型匹配提供精确技术支撑。
附图说明
图1为本发明的大斜度井抽油杆组载荷构成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本发明实施例提供.一种大斜度井载荷计算方法，包括以下处理步骤：
S1：建立PVT物性模型
建立多方法、多类别的PVT计算模型，以高压物性测试数据为拟合依据，自动拟合出溶解气油比、原油体积系数、原油粘度及天然气压缩因子的最佳计算模型及对应的修正系数，通过对沿井筒方向物性参数的计算，为多相管流计算以及受力分析提供参数基础；
S2：IPR流入动态模型建立
建立包括PI、Vogel方法在内的多种流入动态计算模型，基于已建立的流入动态计算模型，再通过敏感性参数分析，进行预测不同地层静压、含水率及采液指数条件下产能的变化规律，为分析地层生产条件的变化对产能的影响提供参考；
S3：优化载荷计算参数
采用微元分析法，将抽油杆自下而上分成多个微元段，取取井筒中一小单元进行受力分析，然后逐段叠加，并将其影响程度分解到抽油杆柱所承受的轴向载荷，经过公式分析计算，得到最终大斜度井载荷量。
S1步骤中研究的物性参数主要包括有溶解气油比、原油体积系数、原油密度、原油粘度和气体压缩因子九项参数。
S2步骤中动态计算模型中提供了三种采液指数获取方式，三种获取方式分别为手动输入、公式计算及测试数据拟合动液面与产液量、井底流压与产液量。
如图1所示，S3步骤中抽油机悬点载荷由抽油杆柱最下端所受载荷及抽油杆柱受到的其他载荷构成，最终分解成为抽油轴向载荷、切向载荷和径向载荷。
大斜度井中，抽油杆柱在弯曲的三维空间中上下往复运动，在运动过程中主要受到重力、浮力、惯性力、杆管摩擦力、杆液摩擦力和泵端集中载荷等，受力情况较为复杂。
油杆柱最下端所受载荷分别为活塞自身重量、沉没压力、活塞自重产生的惯性载荷、液体通过游动阀时产生的摩阻力、抽油泵柱塞与泵筒之间的摩擦力及作用在柱塞上的液柱载荷。
经过系统的分析，油杆柱最下端所受到的上述六项载荷均受井斜角影响不大，可以不予以考虑优化完善。
抽油杆柱受到的其他载荷分别为抽油杆自重、抽油杆所受浮力、抽油杆柱及液体产生惯性载荷、抽油杆柱所受液体阻力、扶正器与液体之间的摩擦力及扶正器自重。
经过上述系统的分析与计算，根据分析计算结果可得，其中井斜角对扶正器与油管的摩擦力影响较大，需要进行校正。
按照微元分析方法，任意取井段中1米长度计算井眼变化曲率，并将其影响程度分解到抽油杆柱所承受的轴向载荷，具体修正及计算过程见下面各项计算公式：
Fnp＝qΔHcosγ0
下冲程：
上冲程：
下冲程：
上冲程：
下冲程：Fctd＝n×f×Fnd
上冲程：Fctu＝n×f×Fnu。
式中：γ0—为井眼狗腿平面次法线和重力矢量之间的夹角，°；
β—为井眼全角或狗腿度，°；
α1—分别为微元段上端、下端的井斜角，°；
φ1—分别为微元段上端、下端的方位角，°；
q—第i级杆对应的单位长度杆重，N·m；
f—摩擦系数。
轴向载荷
上冲程：
下冲程：
其中：
Fau[0]＝Fpgcosα1+Fpl+IuP上-Fin]
Fad[0]＝Fpgcosα1-IuP下-Fv-Fpl
式中：Fmg—抽油杆柱自重，N；
Ff-抽油杆柱所受浮力，N；
Flg—作用在柱塞上的液柱载荷，N；
Fpg—活塞自身重量，N；
Fin—沉没压力(泵入口压力)对悬点载荷的影响，N；
Iu—抽油杆柱产生的惯性载荷，N；
Fv—液体通过游动阀时产生的摩阻力，N；
Fpl—抽油泵柱塞与泵筒之间的摩擦力，N；
Fr—抽油杆及扶正器所受液体的阻力，N；
Fct—扶正器与油管的摩擦力，N。
经过上述公式的计算，并通过建立单井基础物性模型、依据井眼轨迹进行受力分析，提高大斜度井载荷计算精度，最大程度保证大斜度井安全、高效开发，并为以后大斜度井机型匹配提供精确技术支撑，降低整体作业中的安全隐患。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种大斜度井载荷计算方法，其特征在于，包括以下处理步骤：
S1：建立PVT物性模型
建立多方法、多类别的PVT计算模型，以高压物性测试数据为拟合依据，自动拟合出溶解气油比、原油体积系数、原油粘度及天然气压缩因子的最佳计算模型及对应的修正系数，通过对沿井筒方向物性参数的计算，为多相管流计算以及受力分析提供参数基础；
S2：IPR流入动态模型建立
建立包括PI、Vogel方法在内的多种流入动态计算模型，基于已建立的流入动态计算模型，再通过敏感性参数分析，进行预测不同地层静压、含水率及采液指数条件下产能的变化规律，为分析地层生产条件的变化对产能的影响提供参考；
S3：优化载荷计算参数
采用微元分析法，将抽油杆自下而上分成多个微元段，取取井筒中一小单元进行受力分析，然后逐段叠加，并将其影响程度分解到抽油杆柱所承受的轴向载荷，经过公式分析计算，得到最终大斜度井载荷量。
2.根据权利要求1所述的一种大斜度井载荷计算方法，其特征在于：所述S1步骤中研究的物性参数主要包括有溶解气油比、原油体积系数、原油密度、原油粘度和气体压缩因子九项参数。
3.根据权利要求1所述的一种大斜度井载荷计算方法，其特征在于：所述S2步骤中动态计算模型中提供了三种采液指数获取方式，三种获取方式分别为手动输入、公式计算及测试数据拟合动液面与产液量、井底流压与产液量。
4.根据权利要求1所述的一种大斜度井载荷计算方法，其特征在于：所述S3步骤中抽油机悬点载荷由抽油杆柱最下端所受载荷及抽油杆柱受到的其他载荷构成，最终分解成为抽油轴向载荷、切向载荷和径向载荷。
5.根据权利要求4所述的一种大斜度井载荷计算方法，其特征在于：所述油杆柱最下端所受载荷分别为活塞自身重量、沉没压力、活塞自重产生的惯性载荷、液体通过游动阀时产生的摩阻力、抽油泵柱塞与泵筒之间的摩擦力及作用在柱塞上的液柱载荷。
6.根据权利要求4所述的一种大斜度井载荷计算方法，其特征在于：所述抽油杆柱受到的其他载荷分别为抽油杆自重、抽油杆所受浮力、抽油杆柱及液体产生惯性载荷、抽油杆柱所受液体阻力、扶正器与液体之间的摩擦力及扶正器自重。
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