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1、702017年4月同心雙管水力噴射攜砂采油技術工況診斷研究陳銳大港油田公司采油工藝研究院，天津300280摘要：同心雙管水力噴射攜砂采油工藝參數(shù)設計的合理性直接影響著水力噴射泵泵效。為確保水力噴射泵以最佳工況運行，給出了一種通過分析生產油井攜砂能力和水力噴射泵特性曲線，計算井筒流體攜砂能力及泵效、無因次質量流量比、無因次壓力比等水力噴射泵工況指標的方法，對同心雙管水力噴射攜砂采油工藝井進行工況診斷，為工況調整提供了依據(jù)?？椎暧吞锏默F(xiàn)場應用結果表明，該方法能夠很好地診斷水力噴射泵工況，可以為同心雙管水力噴射攜砂采油技術的優(yōu)化設計提
2、供技術支撐。關鍵詞：同心雙管；攜砂采油；工況診斷DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2017．02．0140前言疏松砂巖油藏生產時出砂嚴重，水平井、大斜度井及小井眼側鉆井的防砂效果不穩(wěn)定，油井砂卡、砂埋頻繁，生產效率受到嚴重影響。為有效解決這一問題，勝利油田采用同心雙管水力噴射泵攜砂采油工藝技術，并取得了較好的應用效果。1-3]。但如何根據(jù)油井生產動態(tài)對工藝參數(shù)進行診斷分析并優(yōu)化，是一個亟需解決的問題。王海文等人H。o針對單管水力噴射泵油井研究的水力噴射泵工況診斷技術，對水力噴射泵的工作特征參數(shù)(壓力比、流
3、量比和泵效)進行診斷分析，并根據(jù)診斷結果提出針對性處理措施，有效提高了水力噴射泵泵效，但該技術無法滿足同心雙管水力噴射攜砂采油技術的工況診斷分析需要，尤其是對井筒流體攜砂速度的診斷分析需要。因此，基于井筒流體攜砂能力和水力噴射泵特性曲線分析理論，對同心雙管水力噴射攜砂采油技術的攜砂能力及工況參數(shù)進行分析，進而為油井的優(yōu)化設計提供理論支撐。1工況診斷工藝流程工況診斷是對采用同心雙管水力噴射攜砂采油工藝技術油井的工藝參數(shù)進行診斷分析。通過分析油井的水力噴射泵特性曲線，計算出油井井筒臨界攜砂速度及水力噴射泵的噴喉面積比、無量綱質量流量
4、比、無量綱壓力比以及泵效¨。等工況指標，從而判斷出油井工況的合理性及工藝參數(shù)調整的必要性。工況診斷的主要方法是通過分析水力噴射泵特性曲線，結合油井下泵深度確定出動力液排量，再利用地面測試數(shù)據(jù)(動力液注入壓力、混合液出口壓力、油井產液量、混合液出口溫度等)，采用多相垂直管流計算方法分別分析出水力噴射泵入口處動力液和出口處混合液的流量、壓力和溫度，從而得到診斷同心雙管水力噴射攜砂采油工藝技術工況所需要的井筒臨界攜砂速度、水力噴射泵的噴喉面積比、無量綱質量流量比、無量綱壓力比、泵效等工況參數(shù)。工況診斷工藝流程見圖1。收稿日期：2016
5、—08—16基金項目：中國石油大港油田項目“油井舉升配套工藝技術研究與應用”(20160308)作者簡介：陳銳(1987一)，男，湖北隨州人，工程師，碩士，主要從事機械采油新工藝技術研究工作。第35卷第2期OIL＆GASE×PLORATlONANDDEVELOPMENT圖1工況診斷工藝流程圖2關鍵診斷參數(shù)2．1臨界攜砂速度砂粒開始下沉時，砂粒的下降速度較小，其沉降的動力大于阻力，砂粒以加速度下沉，隨砂粒下降速度的增大，其所受的阻力不斷加大。經過一定距離以后，阻力與動力相平衡，此后砂粒即以勻速向下沉降。根據(jù)固體顆粒在牛頓流體中的自
6、由沉降規(guī)律，以及砂粒在紊流區(qū)沉降過程中顆粒阻力系數(shù)與雷諾數(shù)相關圖版№+1引，可以得出不同粒徑砂粒對應的井筒臨界攜砂速度：／L0乩72×√g％≯㈩其中：d。20．7926d篩+0．0952U0=詹警，c。=÷等≮}，"=1．72ד幽脅；～＼P17式中：d。為砂粒的等價水動力粒徑，mm；d篩為砂粒篩析粒徑，mm；d。為砂粒顆粒粒徑，mm；P。為砂粒密度，g／era3；p。為流體密度，g／era3；口為砂粒自由沉降速度，m／s；C。為拖拽力系數(shù)。結合油井生產動態(tài)，利用垂直井筒或傾斜井筒流體攜砂能力分析方法口4。20I，計算出同心雙管
7、水力噴射攜砂油芎勘掇與R發(fā)71采油工藝技術的井筒混合液向上流速，再對比分析不同粒徑砂粒的井筒臨界攜砂速度，然后判斷出油井生產過程中是否會出現(xiàn)砂卡、砂埋問題。2．2噴喉面積比噴喉面積比為：R=A茅(2)式中：A。為噴嘴面積，mill2；A。為喉道面積，mm2。1)當噴喉面積比較大(噴嘴面積大)時：產出液流人通道面積小，噴嘴出口流速較低，形成的負壓不足，不利于吸人地層流體，油井產液量較低；吸入地層流體少，動力液能量傳給低產量地層流體，水力噴射泵產生高揚程。2)當噴喉面積比較小(噴嘴面積小)時：產出液流人通道面積大，同時噴嘴出口流速較
8、高，形成較高的負壓，有利于吸人地層流體，油井產液量較高；吸入地層流體多，動力液能量傳給高產量地層流體，水力噴射泵產生低揚程。2．3無量綱質量流量比無量綱質量流量比是衡量水力噴射泵舉升產出液排量大小的尺度，計算公式為：M：墮91(3)式中：q。為泵吸入口動力液流量
