[发明专利]一种可悬挂式井下旋流气液分离组合举升系统分析方法

权利要求书

1.一种可悬挂式井下旋流气液分离组合举升系统分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：给定目标产液量Q_il，目标产气量Q_ig，油藏静压P_i；给定旋流气液分离器入口的含液率f_l，给定地层温度T_i；

步骤二：令电泵机组的下深为H_j，令旋流气液分离器的下深为h_j，其中，j代表迭代次数，为从1开始的正整数，H₁为给定的电泵机组下深初值，h₁为给定的旋流气液分离器下深初值；给定井口回压P_c；

步骤三：根据目标产液量Q_il，目标产气量Q_ig，油藏静压P_i计算井底流压P_wf；

根据旋流气液分离器的下深h_j，井底流压P_wf和地层温度T_i计算旋流气液分离器入口处液相流量Q_il1，气相流量Q_ig1，压力P₁和温度T₁；

步骤四：令任意时刻旋流气液分离器的分流比为F_k，k代表迭代次数，为从1开始的正整数，F₁为给定的分流比初值；

根据分流比F_k计算旋流气液分离器分离后出气口的气路流量Q_g、气路压力P_g2和气路温度T_g2；

步骤五：根据旋流气液分离器分离后出气口的气路流量Q_g、气路压力P_g2和气路温度T_g2，计算过气路调控装置后的气路气量Q_g3，气路压力P_g3和气路温度T_g3；

步骤六：令采气油管的直径为d_i，i代表迭代次数，为从1开始的正整数，d₁为给定的采气油管直径初值；

根据过气路调控装置后的气路气量Q_g3，气路压力P_g3和气路温度T_g3，以及采气油管的直径d_i，计算得到采气油管的临界携液流量q_c；

步骤七：判断所设计的采气油管是否满足携液要求，判断标准为：当q_cQ_g，则采气油管不满足携液要求，执行步骤八；当q_cQ_g，则采气油管满足携液要求，执行步骤九；

步骤八：令采气油管的直径d_i＝d_i-△d，进一步判断是否1.05in≤d_i≤2.375in；

若是，则重复执行步骤六；

若否，则令旋流气液分离器的分流比F_k＝F_k+△F，之后判断是否0＜F_k＜1，若是，则重复执行步骤四；若否，则令电泵机组的下深H_j＝H_j+△H，令旋流气液分离器的下深h_j＝h_j+△h，重复执行步骤二；

步骤九：根据过气路调节装置后的气路气量Q_g3，气路压力P_g3和气路温度T_g3，计算得到液-气引射泵的气路吸入口气量Q_g4，气路吸入口压力P_g4和气路吸入口温度T_g4；

步骤十：根据旋流气液分离器的分流比F_k计算经旋流气液分离器分离后出液口的液气两相总流量Q_l、含气率f_g2和压力P_l2；

步骤十一：根据电泵机组下深H_j，旋流气液分离器分离后出液口的液气两相总流量Q_l、含气率f_g2和压力P_l2，计算得到电泵机组入口的液路流量Q_l3、液路压力P_l3和液路温度T_l3；

步骤十二：给定电泵机组额定排量和额定扬程，令运转频率为f_m，m代表迭代次数，为从1开始的正整数，f₁为给定的运转频率初值；

根据电泵机组入口的液气两相总流量Q_l3、液路压力P_l3和液路温度T_l3，计算电泵机组出口的液路流量Q_l4、液路压力P_l4和液路温度T_l4；

步骤十三：过电泵机组后的液路高压液体作为液-气引射泵的动力液，设定动力液量为Q_l4、动力液压力为P_l4；过采气油管上端的气路气体作为液-气引射泵气路吸入口产出气，并根据得到的液-气引射泵的气路吸入口产出气量Q_g4、气路吸入口压力P_g4和气路吸入口温度T_g4，基于以上条件进行液-气引射工艺参数计算，得液-气引射泵的出口压力P₅；

步骤十四：根据液-气引射泵的出口压力P₅，计算得到井口压力P_t；

步骤十五：判断若P_t-P_c＞0是否成立，若否，则执行步骤十六；若是，则执行步骤十七；

步骤十六：若P_t-P_c＞0不成立，令电泵机组运转频率f_m＝f_m+△f，进一步判断是否30Hz≤f_m≤60Hz；

若是，则重复执行步骤十二；

若否，则令旋流气液分离器的分流比F_k＝F_k+△F，之后判断是否0＜F_k＜1，若是，则重复执行步骤四；若否，则令电泵机组的下深H_j＝H_j+△H，令旋流气液分离器的下深h_j＝h_j+△h，重复执行步骤二；

步骤十七：若P_t-P_c＞0成立，计算结束；

所述步骤四中任意时刻所述旋流气液分离器的分流比定义为：

式(1)中，Q_l为旋流气液分离器分离后出液口的液气两相总流量，m³/d；Q_I为旋流气液分离器入口的液气两相总流量，即Q_I＝Q_il1+Q_ig1，m³/d；

所述步骤四中所述旋流气液分离器分离后出气口的气路流量Q_g利用下式计算：

Q_g＝Q_I[(1-f_l)-(F_k-F)] (2)

式(2)中，Q_I为旋流气液分离器入口的液气两相总流量，即Q_I＝Q_il1+Q_ig1，m³/d；f_l为旋流气液分离器入口的含液率，％；F_k为旋流气液分离器的分流比，无量纲；F为旋流气液分离器的最优分流比，无量纲；

其中，当旋流气液分离器分离后的出液口不含气且出气口不含液时，此时的F_k定义为最优分流比，用F表示；

所述步骤四中所述旋流气液分离器分离后出气口的气路压力P_g2利用下式计算：

式(3)中，△P_气为旋流气液分离器入口压力与出气口压力的差值，kPa；P₁为旋流气液分离器入口处压力，MPa；Q_I为旋流气液分离器入口的液气两相总流量，m³/d；F_k为旋流气液分离器的分流比，无量纲；a₁、a₂、a₃、a₄、a₅分别为常数项；

旋流气液分离器分离后出气口的气路温度T_g2与气液分离器入口处温度T₁相等，即T_g2＝T₁；

所述步骤十中所述旋流气液分离器分离后出液口的液气两相总流量Q_l利用下式计算：

Q_l＝F_k×Q_I (4)

式(4)中，F_k为旋流气液分离器的分流比，无量纲；Q_I为旋流气液分离器入口的液气两相总流量，即Q_I＝Q_il1+Q_ig1，m³/d；

所述步骤十中所述旋流气液分离器分离后出液口的含气率f_g2利用下式计算：

式(5)中，F_k为旋流气液分离器的分流比，无量纲；F为旋流气液分离器的最优分流比，无量纲；

所述步骤十中所述旋流气液分离器分离后出液口的压力P_l2利用下式计算：

式(6)中，△P_液为旋流气液分离器入口压力与出液口压力的差值，MPa；P₁为旋流气液分离器入口处压力，MPa；Q_I为旋流气液分离器入口的液气两相总流量，即Q_I＝Q_il1+Q_ig1，m³/d；F_k为旋流气液分离器的分流比，无量纲；b₁、b₂、b₃、b₄、b₅分别为常数项。