[发明专利]一种基于机采和集油系统整体的集油参数优选方法

摘要

一种基于机采和集油系统整体的集油参数优选方法，将集油和机采系统结合起来整体研究，借助油气水三相水平管流理论，建立三相水平管流压降计算模型，根据集输系统中的水力参数和结构参数，仿真出集油环上的节点压力和对应的井口油压；通过回归方法，回归出电动机输入功率、油井产液量与井口油压的函数关系；以集油系统中掺水量、掺水温度为优化变量，建立了系统能耗和系统效益目标函数，依据能耗判别函数和效益判别函数，通过优选方法优选出集油系统运行参数。本发明方法具有节约成本、降低能耗、可显著提高经济效益等优点。

主权项

一种基于机采和集油系统整体的集油参数优选方法，收集得到一个集油环上油井参数、掺水参数、环境参数、管网结构参数和抽汲参数；油井基本参数包括：井口、产液量、原油温度、含水率、气油比、天然气相对密度、原油粘度、原油密度、动液面、抽油机型号、电机额定功率；掺水参数包括：掺水量、掺水温度、环回油压力；环境参数包括：热传导系数、管道环境温度；管道结构参数包括：油管长度、油管直径、油管内径、管壁厚度、抗压系数；抽汲参数包括：冲程、冲次、泵径、下泵深度，其特征在于，所述集油参数优选方法步骤如下：步骤1、整合油井参数、掺水参数、管网结构参数和环境参数的数据，利用集输系统中油气水三相流型判别方法来确定压降模型，根据压降模型，计算集油环上各节点压力和对应的油井油压，得到各油井油压的函数表达式pk=Σk=k+1n+1Δpk+ph]]>式中，Ph为集输系统中回液压力，MPa；Δpk为集油管道上第k段管的压降值，MPa；pk为集油管道上第k口油井的油压值，MPa；n为集油管道上总油井数；步骤2、通过各油井油压仿真计算出各油井对应的抽油机电动机输入功率和油井产液量，得出电动机输入功率、油井产液量与相应油井油压的数值关系；建立电动机输入功率、油井产液量与油井油压的回归函数；通过集油环上各抽油机电动机输入功率确定机采系统的电动机总输入功率函数Nw=Σi=1nNM,i]]>式中，NW——集油环上的电动机总输入功率，kW；n——集油环上总的油井数；NM,i——第i口油井对应的电动机输入功率，kW；步骤3、根据集油环上阀组间掺水泵消耗的掺水量和掺水压力，建立集油系统水力功率能耗函数Nc=1000·Pi·Qi3600]]>式中，Nc——集油环上阀组间水力功率，kW；Pi——不同掺水量、掺水温度下集油环上阀组间泵端压力，MPa；Qi——不同的掺水量，t/h；步骤4、根据集油环上阀组间掺水泵中的高温水消耗的热能，建立集油系统热力功率能耗函数Nh=CQi·ΔT3600]]>式中，Nh——集油环上阀组间热力功率，kW；C——水的比热容，J(/kg·℃)；Qi——不同的掺水量，t/h；ΔT——温度改变量，℃；步骤5、通过机采系统的电动机总输入功率、集油系统水力功率能耗和集油系统热力功率能耗，确定机采和集油系统的整体总能耗函数表达式N＝Nc+Nh+Nw式中，N——机采和集油系统的总功率，kW；NW——集油环上的电动机总输入功率，kW；Nc——集油环上阀组间水力功率，kW；Nh——集油环上阀组间热力功率，kW；步骤6、根据原油收益和集输系统能耗费用，确定机采和集油系统总效益函数模型F=8.64×104·(Ncη1+Nwη2)·F0+8.64×107·Nhη3E·F1]]>S=Σi=1nQc,i·(1-nw,i)·a-F]]>式中，F——集油环上耗气和耗电总费用，元；F0——耗电单价，元/(kW·h)；F1——1立方米天然气的单价，元/m3；η1——集油环水力功率电能利用率，％；η2——机采系统电能利用率，％；η3——集油系统热能利用率，％；E——1立方米天然气完全燃烧释放的热量；S——机采和集油系统总效益，元；Qc,i——第i口井的产液量，t/d；nw,i——第i口井的含水率；a——原油单价，元/t；步骤7、①以机采和集油系统总能耗为目标函数；②以机采和集油系统总效益为目标函数；在不同的掺水参数组合情况下，分别以机采和集油系统总能耗最小和系统总效益最大为判别函数，计算在不同掺水参数组合下的系统总能耗和系统总效益，通过枚举法，比较机采和集油系统总能耗最小和总效益最大对应的掺水参数，确定此时的掺水参数，即为优选结果下的掺水参数，确定为优选系统运行参数。