第２５卷第５期２００３年１０月
石油钻采Ｉ艺
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Ｖ０１２５№５
陈德春薛建泉廖建贵
石油大学石油工程学院．＾糸糸营２５Ａ）６”（中国石油华北铺售夸心司，北币川¨（）
摘要基于泵沉没压力的重要性和合理沉没压力研究存在的误区，讨论了泵沉没压力与上冲程时泵内压力的关系和流体通过泵吸入阀口所产生的节漉阻力计算式，建立了以井下举升效率为目标确定油井工作制度和采台理沉涟压力的方法。计算结果表明，畸具体油井．泵的合理沉浸压力与油藏条件、油井产量、抽汲枣数以及流体物性等有关，是各种因素影响的综台指标．且各因素之间也存在相关性。所以，泵沉没压力的选择取决于油井生产的协调．必须针对具体油井和油藏情况，以井下举升效率或经济效益为目标，进行动态模拟计算与分析．合理配置抽油设备和优化油井工作参数．保证油井高效生产。
关键词沉没压力抽油泵沉没度举升效率动态模拟
在抽油机井生产管理与工况分析过程中，抽油泵的沉没压力及其所对应的沉没度是有杆抽油设备工作优劣的重要指标。合理的沉没压力要求能够克服泵吸人口流动阻力，以消除充不满对泵效的影响；能够减少气体对泵效的影响；能使下泵深度合理，以降低抽油杆柱和油管柱弹性伸缩引起的冲程损失对泵效的影响。另一方面，沉没压力影响油井产量和井底流压。因此．如何根据油层和油井的实际状况，确定抽油泵合理的沉没压力，是油井生产中的重要问题之一。
合理沉没压力的研究存在几个认识上的误区，一是混淆沉没度对应的沉没压力与上冲程时泵内压力之间的关系，忽略流体通过泵吸入阀口所产生的节流阻力【１１２１；二是在计算流体物性参数时采用均相模型，忽略油气水三相流体在井筒管流过程中的非均质性［２ｔ３１；三是分析泵阀局部能量损失时，借用
水力学中水的局部阻力系数简化公式，得出ｌ∞２～叨７ｍ抽油泵进泵阻力压头不超过７．ｏｒｎ的结论‘…。
针对这些误区，运用理论分析和实验的手段，讨论了泵沉没压力与上冲程时泵内压力的关系以及流体通过泵吸入阀口所产生的节流阻力计算式，建立了以油井井下举升效率为目标确定油井工作制度和泵合理沉没压力的方法。
kvm管理系统１泵沉没压力与上；中程时泵内压力
泵沉没压力表示抽油泵沉没在抽油机井动液面以下泵吸入口处流体的压力。
‰一”如胁＋宁邮¨‰２衍‰珊ｕ
式中ｐ。ｋ。——泵沉没压力，Ｐａ；
ｐ，——井口套压，Ｐａ；
Ｈ，——动液面深度，ｍ；
ｐ。——油套环空气体密度，ｌ《｝／ｍ３；
ｐ。——油套环空原油密度，ｋｇ／甜；
Ｈ…——尾管管鞋深度，ｍ；
ｐ“——井底流压，Ｐａ；
△扎——井底到尾管管鞋口段流体在生产
套管中的流动压力降，Ｐａ；
作者墒介：胨建春
△户１２——尾管管鞋到泵吸入口段流体在尾
管中流动的压力降，Ｐａ。
Ｐ。，Ｐ。与井筒中流体压力和温度互为函数。△ｐｕ，△ｐＬ２利用井筒多相管流相关式计算，常用的方法有Ｂ嘤ｓ—Ｂ栅方法和（№ＳｚＥ％ｋｉ方法等”Ｊ。
上冲程时泵内压力反映上冲程过程中抽油泵内流体的压力，其数值等于泵沉没压力克服流体通过抽油泵吸入阀孔流动阻力后的剩余压力，它影响着抽油泵内气油（液）比和抽油泵泵效。
．１９６９年生。现为石油大学油气目开发工程专业博士研览生、采油研完室主任盂町教赣。
７６石油钻采Ｉ艺２００３年１０月（第２５卷）第５期
户。＝ｐ．咖ｋ一△ｐＬ３（２）
卸Ｌ３＝鹱（３）
●‘
式中声．。——上冲程时泵内压力，Ｐａ；
△户Ｌ３——流体通过抽油泵吸入阀孔流动产
生的压力降，Ｐａ；
口，——液体通过阀孔的流速，ｒｎ／ｓ；
ｐｌ——流体密度，ｋｇ／矗；
ｆ——阀流量系数，是阀孔直径、流体粘度
和流速的函数。
根据实验关系曲线［５１可回归出标准阀流量系数与雷诺数的相关关系式
ｆ０．０２５ｋ（＆Ｎ）１５００＜髓Ｎ≤１５００
ｅ＝＜０．０２５［１９（＆Ｎ）一３］ｏ６船Ｎ≤１００００（４）ｌｏ．０２５＋０．３２５［１９（融Ｎ）一４］１７＆Ｎ＞ｌ００００
式中，船。为流体通过抽油泵吸入阀孔流动的雷诺数，融。＝垡警；巩为阀孔直径，ｍ；ｕ为流体运动粘度，ｍ２／ｓ。
由式（３）和式（４）可看出，影响原油通过抽油泵吸入阀孔流动阻力的因素主要包括流体密度、粘度、流速和阀孔直径等。
２油水混合物粘温关系实验
通过孤东油田７区油水混合物粘温关系的室内实验（如图１所示，其中当含水率大于９０％时，油水混合物粘度很小，在图中不好显示。），建立丁不同含水条件下油水混合物的粘温关系相关式（见表１）。
古水率，％红车轴草提取物
图１孤东油田７区油水混台物粘温关系曲线
表ｌ不同含水条件下油水混合物的粘温关系相关式注：ＦＴ为实验流体的粘度．ＴＴｄ～‘ｓ；１、为买验温度，℃·
从图１曲线的变化规律可看出，随着温度的变化，油水混合物的粘度变化显著。在同一温度条件下，
造瘘袋油水混合物的粘度随含水率的变化规律复杂，显然不满足流体均相模型条件．不能用简单的加权平均计算混合物的粘度。
在高含水油田的生产实践中发现，油气混合物流出井口时也非均匀混合，出现一段油、一段水的现象。
粘扣
因此，在确定抽油泵合理沉没压力时，流体通过抽油泵吸入阀孔的流动阻力应由油相产生，采用加权平均计算混合物的粘度会使所确定的沉没压力小于抽油泵沉没压力的合理值。
例如，某油井产量为５【府３／ｄ’含水率４０％，泵径５６ｎｎ，原油密度９００１４∥ｍ３，原油粘度１００ｒｎＰａ．ｓ＇生产气液比２０ｍ３／ｍ３。利用式（３）和式（４）计算流体通过抽油泵吸入阀孔产生的流动阻力为Ｏ４ＭＰａ。
３泵合理沉没压力的确定
影响泵效的因素可归结为４个方面，即冲程损失、气体和充不满、漏失以及流体体积变化［５】。其中
八八翁
八入一孝
抽油泵合理沉没压力的确定方法
作者：陈德春， 薛建泉， 廖建贵
作者单位：陈德春，薛建泉(石油大学石油工程学院，山东，东营,257061)， 廖建贵(中国石油华北销售分公司，北京,100101)
刊名：
石油钻采工艺
英文刊名：OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
樱桃采摘机年，卷(期)：2003，25(5)
被引用次数：6次
1.张彦廷.万邦烈抽油泵合理沉没度的确定 1999(02)
2.曾亚勤抽油井泵效分析[期刊论文]-江汉石油学院学报 1999(01)
3.王琦龙.朱杰.李传乐.刘彬善.王加强抽油泵泵效分析计算 2000(03)
4.朱杰.杨德林.夏幼红气体、气蚀与沉没压力的关系[期刊论文]-断块油气田 2001(01)
5.张琪采油工程原理与设计 2000
1.期刊论文朱杰.杨德林.夏幼红气体、气蚀与沉没压力的关系-断块油气田2001,8(1)
针对原油中的溶解气和抽油泵沉没度决定泵效的传统说法进行分析，指出原油中的溶解气对泵效的影响并不大，同时从热力学角度和多相平衡理论推断出原油在泵腔内的气蚀作用是影响泵效的主要原因.在此基础上，提出泵的最佳沉没理论和通过调整抽汲参数提高泵效的方法.
2.期刊论文董世民.崔晓华计算抽油泵充满系数的新方法-石油机械2002,30(1)
鉴于常用的计算抽油泵充满系数的公式没有考虑余隙容积内自由气体积的膨胀与压缩对充满系数的影响，提出了一种计算抽油泵充满系数的新方法
.这种方法充分考虑了余隙容积对充满系数的影响，指出抽油泵的充满系数不仅取决于余隙容积系数与泵吸入口的气液比，而且还取决于压缩比.在压缩比一定的条件下，抽油泵的充满系数随泵吸入口气液比和余隙容积系数的增加而降低；在泵吸入口气液比与余隙容积系数一定的条件下，充满系数随压缩比的减小而增加，即在排出压力一定的条件下，充满系数随沉没压力的增加而增加.
3.期刊论文董世民.张喜顺.吴长杰.郭吉民.DONG Shimin.ZHANG Xishun.WU Changjie.GUO Jimin抽油机井区块整
空气清净机
体节能参数仿真优化方法-石油学报2010,31(3)
应用多相流理论计算了抽油泵的沉没压力和排出压力，改进了抽油杆柱轴向振动底部边界条件的仿真模型，完善了抽油机井有效功率、电动机输入功率与抽油系统效率的仿真模型.以抽油系统输入功率最低为优化设计的目标函数，优化了单井不同产量条件下的最佳抽汲参数及所对应的最低输入功率，建立了单井最低输入功率与产量之间的回归模型.以该模型为基础，将单井产量作为优化设计变量，考虑区块整体的原油计划产量约束，建立了以区块整体输入功率最低为目标的区块整体优化设计模型.综合单井与区块整体的优化设计结果，优选出整体区块内各个单井的最佳产量以及所对应的最佳抽汲参数.
计算实例表明，与单井优化设计结果比较，利用区块整体优化方法可以进一步降低区块整体的总耗电量.实际算例表明，采用区块整体优化抽油系统的方法，输入功率可以减少16.7%.
4.学位论文徐国安有杆泵探油技术在稠油井上的应用研究2002
稠油油藏占大港油田投入开发储量和产量的45﹪，大部分属于中稠油的范畴，自投入开发以来主要采用抽油机-有杆泵举升工艺.为进一步挖掘稠油油藏的潜力，主要采取了有杆泵深抽工艺.随着泵挂深度的不断加深，随之带来了断脱、漏失、负荷增大、泵效降低等采油工艺难题.稠油油藏的开发已成为油田开发生产中的主要难题之一.为解决此技术难题，开展了稠油井有杆泵深抽技术的研究，该文就抽油泵效的影响因素、举升液体粘度造成的流体进泵水力损失、杆管柱摩擦载荷等稠油井有杆泵深抽关键技术进行了定量分析，研究了工作参数、沉没压力等对稠油井有杆泵举升的影响，并将这些研究结果在大量的现场油井上进行了验证.在此基础上归纳形成了适合于大港油田稠油井有杆泵深抽的设计和分析方法，并总结出了针对大港油田稠油油藏的深抽主体工艺及配套技术.
1.蒲春生.丁明华.灌宏一种抽油机井调参选井与设计的实用方法[期刊论文]-新疆石油天然气 2008(3)
2.张秀民优化油井管理措施 提高开井时率[期刊论文]-内江科技 2008(2)
3.杨志.梁政.祝新清.许强.邓雄抽油机井合理下泵深度的优化设计[期刊论文]-西南石油大学学报 2007(5)
4.杨樟柏提高螺杆泵举升性能研究[学位论文]硕士 2006
5.林日亿.孙茂盛.张邵东.吴信荣.李兆敏.李松岩有杆抽油泵沉没度的优化设计方法[期刊论文]-石油大学学报（自然科学版） 2005(4)
6.石志敏低压低产油井生产规律分析与举升工艺参数设计[学位论文]硕士 2005
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