[发明专利]一种油井洗井用空心抽油杆下入深度的确定方法

摘要

一种油井洗井用空心抽油杆下入深度的确定方法，属于石油工业采油工程领域。首先，通过建立能量平衡方程，确定油管内产出液到地层的散热量。其次，根据该油管内产出液到地层的散热量确定原油析蜡拐点温度。最后，根据该原油析蜡拐点温度，确定空心抽油杆下入深度。效果是：在满足抽油机井热洗的情况下，节省了空心抽油杆的用量，抽油机正常运行最大负荷下降约15～20个百分点，节省了生产运行成本，减轻了员工的劳动强度。

主权项

一种油井洗井用空心抽油杆下入深度的确定方法，其特征在于：步骤1、根据井筒的单位长度dl建立能量平衡方程，所述能量平衡方程为：k₁[t+(t₀‑ml)]+Ndt＝q₁l+(G_f‑G_g)gdl+S_i；其中：N＝(G_f‑G_g)C_iΔh；$k_1=2\mathrm{\π}{r}_2{[\frac{h_c}{h_c+h_r}\·\frac{r_2}{r_2+r_3}+\frac{r_2}{\mathrm{\λ}}\ln (\frac{r_5}{r_4}+\frac{r_3}{r_2})]}^{-1};$其中，k₁为油管中的流体与地层间单位管长的传热系数，单位为W/(m·℃)；t为原油析蜡拐点温度，单位为℃；t₀为井底原始地层温度，单位为℃；m为地温梯度，单位为℃/m；l为从井底至井中任一深度的垂直距离，单位为m；N为热洗介质当量，单位为W/℃；q₁为油管内产出液到地层的散热量，单位为W；G_f和G_g分别为通过空心抽油杆内和油管内的质量流率，单位为kg/s；g为重力加速度，单位为m/s²；S_i为包含放(吸)热以及任何其他形式的体积热源，单位为w/℃；C_i为热洗介质的比热容，单位为J/(kg·℃)；Δh为热洗介质的焓，单位为J/g；h_c和h_r分别为组成油管外径与套管内径之间的环形空间热阻的对流换热和辐射换热系数；λ为水泥环的导热系数，单位为W/(m²·℃)；r₂，r₃，r₄和r₅分别为油管外半径、套管内半径、套管外半径和水泥环外半径，单位为m；步骤2、根据步骤1所述能量平衡方程确定油管内产出液到地层的散热量；A、根据所述能量平衡方程确定油管中心至水泥环外缘的传热公式；B、根据所述能量平衡方程确定从水泥环外缘到地层的传热公式；C、根据所述油管中心至水泥环外缘的传热公式及所述从水泥环外缘到地层的传热公式确定油管内产出液到地层的散热量；其中，所述油管中心至水泥环外缘的传热公式为：dq₁＝k₁(t₁‑t₂‑t₃)dl；所述从水泥环外缘到地层的传热公式为：${\mathrm{dq}}_1=\frac{2\mathrm{\π\λ}(t_2+t_3-t_0)}{f\left(t\right)}\mathrm{dl};$其中：$f\left(t\right)=0.9147\ln (1+\frac{\sqrt{{\mathrm{mt}}_0}}{g});$dq₁为单位时间内dl长度上的热损失；k₁为油管中的流体与地层间单位管长的传热系数，单位为W/(m·℃)；t₀为井底原始地层温度，单位为℃；t₁为热洗清蜡时空心抽油杆进口温度，单位为℃；t₂为油井产出液井口出液温度，单位为℃；t₃为所述水泥环外缘初始温度，单位为℃；f(t)为无因次地层导热时间函数；λ为所述水泥环的导热系数，单位为W/(m²·℃)；步骤3、根据步骤2所述油管内产出液到地层的散热量q₁确定原油析蜡拐点温度t，所述原油析蜡拐点温度t满足原油析蜡拐点温度公式，所述原油析蜡拐点温度公式为：$t=\frac{\mathrm{Nm}+q_1}{k_1+\mathrm{\λ}}[1-\exp (\frac{k_1+\mathrm{\λ}}{N}\·l)]+(t_0-t_2-\mathrm{ml});$其中，k₁为油管中的流体与地层间单位管长的传热系数，单位为W/(m·℃)；t为原油析蜡拐点温度，单位为℃；t₀为井底原始地层温度，单位为℃；m为地温梯度，单位为℃/m；l为从井底至井中任一深度的垂直距离，单位为m；N为热洗介质当量，单位为W/℃；q₁为油管内产出液到地层的散热量，单位为W；λ为水泥环的导热系数，单位为W/(m²·℃)；t₂为油井产出液井口出液温度，单位为℃；λ为所述水泥环的导热系数，单位为W/(m²·℃)；步骤4、根据步骤3所述原油析蜡拐点温度t，确定空心抽油杆下入深度L，所述空心抽油杆下入深度L满足空心抽油杆下入深度公式，所述空心抽油杆下入深度公式为：$L=\frac{(t-t_2)}{m};$其中，L为空心抽油杆下入深度，单位为m；t为原油析蜡拐点温度，单位为℃；t₂为油井产出液井口出液温度，单位为℃；m为地温梯度，单位为℃/m。