段旭昆（大港油田第三采油厂第二采油作业区，河北 沧州 061000）

定向井潜油电泵举升系统工艺设计

段旭昆（大港油田第三采油厂第二采油作业区，河北 沧州 061000）

目前，潜油电泵抽油系统在我国人工举升工作中作为一种主要的方法，在油田得到了广泛应用。在传统的节点系统分析的求解过程中，通常都是把井口温度作为求解的已知量，将井筒流体温度分布考虑为线性。但实际上，井口温度会随油井产量的影响而发生变化。本文针对潜油电泵生产过程中的实际问题，应用节点系统分析方法，建立了综合考虑地层与潜油电泵抽油系统的供排协调关系，定向井套管内径与潜油电泵外径的间隙、潜油电泵长度以及潜油电泵弯曲角对潜油电泵工作的影响的定向井潜油电泵举升系统设计的数学模型，并结合设计的数学模型，给出了潜油电泵举升系统工艺设计的结论和建议。

潜油电泵；举升系统

1 定向井潜油电泵举升系统设计研究的意义及现状分析

潜油电泵抽油系统具有排量大、自动化程度高、成本低的特点，在现阶段作为陆上高含水油、气井和海上定向井的一种主要的人工举升方式。提高潜油电泵抽油系统的工艺设计技术水平，对于应用在我国海上油田的高速开发具有非常重要的意义。合理设计潜油电泵抽油系统，能够为潜油电泵高效开发油气田和提高潜油电泵运行寿命提供基础性的保证。

在节点分析系统的求解过程中，一般都把井口温度作为求解过程中的已知量，认为井口温度是不变的常量，将井筒流体温度的分布看成是线性的变化。但是在潜油电泵举升系统的实际应用中，井口温度会受到油井产量的影响而发生变化。随着油井产量的增加，流向井口的热流量不断增大，会使得井口温度出现升高的情况。把井口温度作为求解的已知量，极容易出现因为井口温度估计不准确而给温度、压力的预测造成误差的情况，导致系统设计的结果与实际情况存在加大的出入，不能对油田开发实际工作起到帮助的作用。井筒流体温度的设计计算上也存在问题，由于井筒不同深度处的传热介质有所不同，并且井筒与地层之间的温差变化较大，井筒流体温度的分布在实际应用中的分布规律呈现非线性，将井筒流体温度的分布考虑为线性的变化，也容易造成节点分析系统设计结果与实际应用存在较大出入。

为了解决实际应用中潜油电泵抽油系统的问题，提高潜油电泵抽油系统的工艺设计技术水平，促进我国油田开发事业的高速发展，需要进一步提高井筒流体压力、温度分布预测的准确性，建立潜油电泵抽油系统的数学模型。在数学模型的求解过程中，不能把井口温度作为不变的已知量，要充分考虑原油乳化液、因潜油电泵发热而引起的流体温度上升和井眼轨迹对潜油电泵工作的影响。以综合考虑多方面实际因素的数学模型出发，开发出一套相应的应用设计软件。

2 潜油电泵举升系统工艺设计的结论和建议

本文提出了潜油电泵系统的创新设计方法，综合考虑了地层与潜油电泵抽油系统的协调性和定向井的特殊工作环境，争取潜油电泵举升系统工艺设计的发放能够明显地提高潜油电泵举升的工作效率，延长潜油电泵举升系统的工作寿命。

本文的研究方法，在进行潜油电泵举升系统工艺设计的过程中，把潜油电泵作为函数节点，建立了潜油电泵抽油系统的数学模型，并以井筒径向传热理论为基础，提出了把井口温度作为未知量的数值求解方法。这种数学模型综合考虑了原油乳化液、受潜油电泵发热的原因影响的流体温升以及井眼轨迹对潜油电泵工作的影响，计算出了在不同生产条件下，受到产量、泵挂深度、含水率变化的不同影响的情况下，所需的泵功率及级数，为论证和选择合理的潜油电泵抽油系统提供了重要的技术依据。根据本文的数学模型设计核对潜油电泵举升系统工艺设计的研究，可以得出潜油电泵的设计的一些结论，为潜油电泵举升系统工艺的设计提出建议。

把节点系统分析作为评价和设计潜油电泵系统的重要方法。节点系统分析，允许了产量、泵挂深度、含水率变化的不同影响造成的油田开采过程中实际生产条件的改变能够对设计结果产生的影响。

井口温度的变化受到油井产量变化的影响。随着油井产量的增大，流向井口的热流量不断增大，引起井口温度升高。把井口温度作为节点系统分析求解过程中的已知量，很容易出现因为井口温度估计不准确给温度、压力预测带来误差的情况，使得潜油电泵举升系统工艺设计与实际应用的情况不符的情况发生。

随着产量的增大，举升液体所需的泵功率增加，当出现产量大于允许的排量范围的上限时，出现泵功率急速增加的情况。

对定向井潜油电泵举升系统工艺的设计，要从理论上对潜油电泵抽油系统的效率进行研究，进一步准确预测受潜油电泵发热影响下的温度升高的情况。

3 结语

对定向井潜油电泵举升系统的工艺设计，需要充分考虑潜油电泵生产过程中的实际问题与传统理论研究中的出入，应用节点系统分析方法，把潜油电泵作为函数节点，结合潜油电泵特性曲线，建立出定向井潜油电泵举升系统设计的数学模型。本文在进行定向井潜油电泵举升系统的工艺设计时，预测不同产液量下潜油电泵举升系统压力温度分布，将井口温度作为未知量，避免了因井口温度值不准确而产生的计算误差。

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