[发明专利]基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算的方法

说明书

一种基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算的方法，考虑油套环空中液面以上气体热辐射、液面以下液体热传导，且电机、电缆发热等影响，构建了“四段法”潜油电泵井井筒流体温度计算模型；研究分析了实时监测的地面电参数与潜油电机输入功率、泵扬程、泵吸入口压力的内在关系以及潜油电泵的工作特性，推导了基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算模型。本发明用于潜油电泵井动液面预测，为潜油电泵井智能化管理和实时优化提供理论和技术支持。

技术领域

本发明涉及一种基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算的方法，属于计算机油田信息化建设的技术领域。

背景技术

潜油电泵举升工艺是油井保持或提高产量的主要途径，其动液面是判别油井供液能力和分析油井生产状况的重要资料。目前，潜油电泵井的地面电参数和井口油压、回压、套压、温度等资料已经实现了实时监测，但动液面无法实时监测，仍然采用声波法，由人工定期监测，不能满足油井生产智能分析和实时优化的需要，影响了油井生产系统效率和效益。因此，推导建立基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算方法，实现了潜油电泵井动液面的自动实时监测，有利于油井的实时工况分析和智能化、信息化管理水平的提高，为潜油电泵井实时优化生产、提高运行效率与效益提供理论和技术支持。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算的方法。本发明的目的是计算潜油电泵井的动液面，以解决潜油电泵井动液面无法实时监测的问题，实现油井智能化管理与实时优化运行，提高油井生产效率和效益。

本发明的技术方案如下：

基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算的方法，包括如下步骤，

步骤一：利用“四段法”建立潜油电泵井井筒流体温度计算模型；

步骤二：建立基于地面电参数的潜油电泵所需输入功率计算模型：

步骤三：建立潜油电泵扬程计算模型：

步骤四：建立泵吸入口压力模型：

步骤五：潜油电泵井生产时，井口到管鞋的油套环空中流体分为两段，即气柱段和油柱段,由气柱段压力计算模型和液面以下油柱段压力计算模型联合求解，即确定动液面深度。

根据本发明优选的，所述步骤一：利用“四段法”建立潜油电泵井井筒流体温度计算模型：

(a)综合考虑油套环空液面以上气体热辐射、液面以下液体热传导以及电机、电缆加热等影响，提出合理的模型假设条件，确定井筒内产液温度沿井深的变化规律：

井筒内流体温度分布规律由方程(I)描述，

采用常数变易法求解，即：

式(I)、(II)中，T为井筒内某点处的产液温度，℃；T_c为井口产出液温度，℃；T_s为地表恒温层温度，℃；k_l为传热系数，W/(m·K)；G为流体质量流量，kg/s；c_p为流体比定压热容，J/(kg·K)；x为以井口为原点，所述计算点的深度，m；m为地温梯度，℃/m；q_v为内热源强度，W/m；g为重力加速度，m/s²；

(b)根据潜油电泵井井筒结构和动液面位置，将井筒分为四段：即井口至动液面段、动液面至泵出口段、泵机组段和电机至井底段，各段的温度计算模型为：

(1)井口至动液面段温度计算模型为

(2)动液面至泵出口段温度计算模型为