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1、采油工程第二次课堂考核第6题组员：组内分工：组内分工：目录CONTENTS123题目介绍和分析面积比R与泵特性射流泵设计4总结反思题目介绍和分析题目介绍和分析1、水力射流泵特性曲线（图14）是该举升方式设计的重要基础数据，分析喷嘴与喉管面积比R对泵举升特性的影响，指出油田实际生产中最常用的面积比范围，并说明原因。水力射流泵特性曲线水力射流泵特性曲线面积比解释面积比解释（1）喷嘴与喉管面积比R决定着泵压头和排量之间的协调。R较大时，将导致油井流体的流量低于动力液的流量，从而产生高压头，此时油井流体快速流过相对较小的喉管而产生较大的摩阻损失，效率将极低，在图中我们可以看到即便是对应最高泵效，也比R
2、值略小时低了不少。R较小时，由于喷嘴喷射流的能量是传递给比动力液流量大的油井产量，更容易产生低压头，高速喷射的动力液和低速流动的油井流体之间产生高湍流混合损失，效率也将极低。在图中我们可以看到虽然最佳泵效比较高，但是所需要的高压头却是不好获得的。因此R较小的泵效是不高的。面积比解释面积比解释2) 油田上最常用的面积比值范围在0.325-0.4之间，大于0.4的面积比值很少用到，只有在开采深井中使用，因为大面积比值的泵常需要很高的地面工作压力。小于0.325的面积比用于浅井，为防止气蚀而需要较大的环空过流面积时使用。从图中可以看出，较高面积比值泵的特性曲线表明在其最大效率区内，无量纲压头比H的值
3、较高。对于目前普遍开发的中深井来说，R值在0.325-0.4中是比较合适的。题目介绍题目介绍2、D油田为常规稠油油藏，储层较为疏松，拟采用水力射流泵排砂生产。其中K-4井的相关数据为：油层中部深度1500m，地层静压12.5MPa，地层温度60，油井钻穿该油层，采用5 1/2 in.套管、2 7/8 in.油管生产。原油相对密度0.9，天然气相对密度0.7，原油饱和压力7MPa，生产气油比10m3/ m3 ，油井含水率80%，采液指数12t/(d.MPa)。射流泵设计参数要求：井口油管压力不低于1MPa，为避免气蚀要求射流泵吸入口压力不低于6MPa，油井配产为42t/d，计算压力分布时，不考虑
4、气体影响，且按静液柱计算压力损失。在图14中选取R=0.4和0.3两种面积比，按照泵效最大的原则进行设计，预测工况参数并进行对比。根据根据PetrobrasPetrobras方法，确定井方法，确定井底流压底流压P Pwfwf计算泵下压力分布与极限气蚀计算泵下压力分布与极限气蚀泵入口压力，确定下泵深度泵入口压力，确定下泵深度根据泵特性曲线的最佳点确定根据泵特性曲线的最佳点确定泵动力液排量泵动力液排量从井口向下计算混合液压力分从井口向下计算混合液压力分布，确定排除压力布，确定排除压力p p2 2从出口向上计算动力液压力分从出口向上计算动力液压力分布，确定井口压力布，确定井口压力流程根据根据Petr
5、obrasPetrobras方法，确定井底流压方法，确定井底流压P Pwfwf依题意，采液指数 ，饱和压力 ，油层压力 则 112 /()Jtd MPag7bPMPa12.5rPMPa1()12 (12.57)66brbqJ PPt d1max12*766112.67 /1.81.8bobJ pqqt d绘制绘制IPRIPR曲线曲线(42,9.0)根据根据PetrobrasPetrobras方法，确定井底流压方法，确定井底流压P Pwfwf根据IPR曲线可知，油井配产 时，42 /tqt d_14212.5912twfrqPpMPaJ计算泵下压力分布与极限气蚀泵入口压力，确计算泵下压力分布与极
6、限气蚀泵入口压力，确定下泵深度定下泵深度 不考虑气体影响，按静液柱压力计算井底到泵吸入口压力损失，即每100m损失1MPa，为避免气蚀，要求射流泵吸入口压力不小于6MPa 设吸入口压力 ，则下泵深度37PMPa15002 1001300phm 根据泵特性曲线的最佳点确定泵动力液排量根据泵特性曲线的最佳点确定泵动力液排量如图14，找到汞效曲线，可得到最高汞效下的M根据泵特性曲线的最佳点确定泵动力液排量根据泵特性曲线的最佳点确定泵动力液排量根据泵特性曲线有a. R=0.3,M=0.8,H=0.40；b. R=0.4,M=0.5,H=0.60；3142840.5qqt dM314252.50.8qq
7、t dM从井口向下计算混合液压力分布，确定排出压从井口向下计算混合液压力分布，确定排出压力力p p2 2题目要求井口油压不小于1MPa，我们假设井口油压为1.5MPa，不考虑气体影响，按静液柱压力计算压力损失,利用Beggs-Brill方法计算结果如下。从井口向下计算混合液压力分布，确定排出压从井口向下计算混合液压力分布，确定排出压力力p p2 2井深井深/m0100200300400500600R=0.3/MPa1.50 2.73 3.95 5.17 6.38 7.59 8.80 R=0.4/MPa1.50 2.61 3.72 4.83 5.94 7.04 8.14 井深井深/m700800
8、9001000110012001300R=0.3/MPa10.00 11.20 12.40 13.59 14.78 15.97 17.15 R=0.4/MPa9.24 10.34 11.44 12.53 13.62 14.72 15.81 R=0.3，P2=17.15MPa; R=0.4，P2=15.81MPa从出口向上计算动力液压力分布，确定井口压从出口向上计算动力液压力分布，确定井口压力力由 ，得在图14中，找到H=f(M)的曲线，分别在R=0.3，M=0.8和R=0.4，M=0.5的情况下，找到对应的H值，即a. R=0.3,M=0.8,H=0.40；b. R=0.4,M=0.5,H=0
9、.60；2312PPHPP2312PPPPH231217.15817.1540.030.40ppppMPaH231215.81 815.8128.830.60ppppMPaH从出口向上计算动力液压力分布，确定井口压从出口向上计算动力液压力分布，确定井口压力力P P0 0按静液柱压力计算压力损失,利用Beggs-Brill方法计算结果如下:井深井深/m1300120011001000900800700R=0.3/MPa40.03 39.04 38.06 37.07 36.09 35.10 34.12 R=0.4/MPa28.83 27.94 27.05 26.16 25.27 24.38 23.
10、50 井深井深/m6005004003002001000R=0.3/MPa33.13 32.15 31.16 30.18 29.19 28.20 27.22 R=0.4/MPa22.61 21.72 20.83 19.95 19.06 18.17 17.29 R=0.3,P0=27.22MPa; R=0.4,P0=17.29MPa确定喷嘴与喉管直径确定喷嘴与喉管直径喷嘴直径：喉管直径：11310.06082()/nqApp23.14nnAd ntAAR23.14ttAd 工况参数对照工况参数对照泵效泵效p3(MPa)p2(MPa)p1(MPa)p0(MPa)dn(mm)dt(mm)32.5%7
11、.017.1540.0327.222.74.830.8%7.015.8128.8317.293.75.9项目项目油压油压(MPa)泵深泵深(m)MHq1(t/d)q3(t/d)R=0.31.513000.80.4052.542.0R=0.41.513000.50.6084.042.0总结与反思总结与反思回顾本道练习题的求解过程，首先，在对水力射流泵采油系统进行深入分析和探讨的过程中，我们对水力射流泵的工作特性、喷嘴与喉管面积比对泵特性的影响有了更为深刻的理解，尤其是对射流泵无量纲特性曲线上的M、H、R及泵效的对应关系有了更为清晰的认识，在设计泵的过程中，不断的修改与完善，也让我们对水力射流泵油井生产系统的设计有了更加具体明确的感知。但解题过程中还存在不足，例如温度按照每百米三度计算，没有考虑传热；多相管流计算过程忽略气体影响，不考虑乳化等等。附录附录1 IPR1 IPR曲线绘制程序曲线绘制程序附录附录2 2 多相管流压力确定程序多相管流压力确定程序