一种电潜直驱螺杆泵采油井供采平衡转速计算方法与流程

本发明属于油田开发领域，具体涉及一种电潜直驱螺杆泵采油井供采平衡转速计算方法。

背景技术：

电潜直驱螺杆泵采油是通过动力电缆将电能传输到井下，在井下由潜油电机和直接驱动螺杆泵进行采油的一种举升工艺，该技术具有结构简单、工作安全可靠、安装维护方便、低转速运行大扭矩输出、控制灵活及采油能耗低等优点，可以从根本上消除偏磨，从源头上提高系统效率，是现阶段实现降本提效较好的技术方案。在电潜直驱螺杆泵采油井运行过程中，当螺杆泵转速过高，油井采出能力大于地层供应量时，容易造成螺杆泵空抽干磨，同时电机负载加重，电机发热会影响其使用寿命和运行效率；而当螺杆泵转速过低，油井的采出能力小于地层供应量时，会严重影响油井的供液能力，降低油井产量。

同时螺杆泵的定子为橡胶衬套，是决定螺杆泵寿命的关键部件，衬套的磨损量与工作转速的平方成正比。螺杆泵在使用过程中，空抽会导致“烧泵”，过高的转速会加速橡胶衬套的磨损，过低的转速会严重影响泵效。目前油田在用的螺杆泵转速计算方法主要是依据螺杆泵排量参照油井的当前产量来确定，但大多数油井的供液量是未知的且不断变化，如果能根据油井的供液量适时地调整采油井的采出速度，使油井在保持合理的沉没度的情况下，达到供采平衡，将有效提高油井产量，并延长采油机组的运行寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中螺杆泵转速不能根据油井的地层供液情况调整的问题，提供一种电潜直驱螺杆泵采油井供采平衡转速计算方法，根据计算结果自动调整螺杆泵转速，进而使油井达到供采平衡，有效提高油井产量，并延长采油机组的运行寿命。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种电潜直驱螺杆泵采油井供采平衡转速计算方法，包括以下步骤：

s1，初始供采平衡转速的计算；

在地层供液量稳定情况下，计算与当前地层供液量相匹配的初始油井供采平衡转速；

s2，运行过程中供采平衡转速的计算；

在地层供液量变化时，监测并计算电潜直驱螺杆泵以初始油井供采平衡转速运行过程中，油井动液面的波动值，对初始油井供采平衡转速进行调整，得到运行过程中的供采平衡转速。

所述的步骤s1具体包括以下的步骤：

1.1)确定电潜直驱螺杆泵机组运行高转速n1，在该转速下油井动液面下降，得到在该转速下油井动液面下降高度l所用的时间t1；

1.2)确定电潜直驱螺杆泵机组运行低转速n2，在该转速下油井动液面上升，得到在该转速下油井动液面上升相同高度l所用的时间t2；

1.3)依据油井动液面下降速度与油井动液面上升速度相等，计算初始油井供采平衡转速。

所述的油井动液面下降速度v降的计算方式为v降＝k泵×n1×t1-k泵×n初平×t1；油井动液面上升速度v升的计算方式为v升＝k泵×n初平×t2－k泵×n2×t2，依据v降＝v升，得到初始油井供采平衡转速n初平＝(n1×t1)+(n2×t2))/(t1+t2)，式中的k泵为泵的排量系数。

所述的步骤s2具体包括以下的步骤：油井动液面的波动值δh的计算方式为δh＝|h当前-h初始|，依据油井动液面的波动值δh的大小计算运行过程中供采平衡转速n运平；

①δh<a时，n运平＝n初平，机组继续以n初平运行；

②当a<δh<b时，n运平＝n初平+δh×k，其中k为调整系数；

③当δh>b时返回对初始油井供采平衡转速进行重新计算；

其中，a、b分别为可接受的动液面波动范围和动液面波动上限值。

当油井日产液﹤5方/天时，所述的调整系数k取1.0，当油井日产液﹥5方/天时，所述的调整系数k取值﹥1.0，调整系数k的具体数值根据油井供液情况进行设定。

所述可接受的动液面波动范围a为0～50。

所述可接受的动液面波动上限值b的取值为50≤b≤100。

相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：首先根据油井动液面上升或下降相同高度时，油管内液体体积变化相等的原理计算得到初始的供采平衡转速，然后根据油井供液情况，利用动液面升高提高螺杆泵转速、动液面下降降低螺杆泵转速的原理，计算出与之相匹配的运行过程中的螺杆泵供采平衡转速，本发明的计算方法能够实现电潜直驱螺杆泵转速的自适应智能调整，根据不同油井的地层供液能力，自动实时调整电潜直驱螺杆泵机组的运行转速，使油井达到供采平衡，保证油井保持在合理流压范围内运行，避免了因螺杆泵转速过高造成油井供液不足引起的螺杆泵空抽干磨、烧电机等问题，延长潜油机组的运行寿命，也避免了螺杆泵转速过低影响油井地层的供液，造成油井产液量下降。

进一步的，本发明在计算运行过程中供采平衡转速时，根据井况设定调整系数k，根据井况及相关要求提前设置可接受的动液面波动范围a及动液面波动上限值b，在避免电机转速出现较大范围波动的同时也避免了油井动液面出现较大范围的波动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明电潜直驱螺杆泵采油井供采平衡转速计算方法流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明的一种电潜直驱螺杆泵采油井供采平衡转速计算方法，主要包含两部分，第一部分为初始供采平衡转速的计算，第二部分为运行过程中供采平衡转速的计算。

在初始供采平衡转速的计算过程中，假设短时间内地层供液量稳定，计算与当前地层供液量相匹配的油井供采平衡转速，包括以下步骤：

步骤ⅰ：确定电潜直驱螺杆泵机组运行高转速n1(在该转速下油井动液面下降)，得到在该转速下油井动液面下降一定高度l所用的时间t1；

步骤ⅱ：确定电潜直驱螺杆泵机组运行低转速n2(在该转速下油井动液面上升)，得到在该转速下油井动液面上升相同高度l所用的时间t2；

步骤ⅲ：计算油井初始供采平衡转速：油井动液面下降高度l时，v降＝k泵×n1×t1-k泵×n初平×t1；油井动液面上升高度l时，v升＝k泵×n初平×t2－k泵×n2×t2。依据v降＝v升，得到n初平＝(n1×t1)+(n2×t2))/(t1+t2)。

运行过程中供采平衡转速的计算，考虑油井地层的供液量是一个无规律的变量，对油井初始供采平衡转速进行调整，得到运行过程中的供采平衡转速，包括以下步骤：

步骤ⅰ：监测并计算电潜直驱螺杆泵机组以转速n初平运行过程中，油井动液面h的波动值δh,δh＝|h当前-h初始|；

步骤ⅱ：依据δh的大小计算n运平：

①δh<a时，n运平＝n初平，机组继续以n初平运行；

②当a<δh<b时，对n平进行调整，n运平＝n初平+δh×k，k为调整系数，根据井况设定；

③当δh>b时返回第一部分，对油井初始供采平衡转速进行重新计算。

其中，a、b分别为可接受的动液面波动范围和动液面波动上限值，可根据井况及相关要求提前设置其具体数值。

实施例1

step1:设定螺杆泵以额定转速n运行，监测动液面h的变化，若h升高，以一定速率增大n，直至动液面h开始降低，机组以此时的转速n1运行，当h降至保持油井合理流压所需动液面高度时，开始计时计算动液面继续下降高度l所需的时间t1；

step2:然后以一定速率降低转速，直至达到动液面h开始升高时的转速n2，计算动液面上升相同高度l时所需的时间t2；

step3:计算n初平，n初平＝(n1×t1)+(n2×t2))/(t1+t2)；

step4:机组以n初平运行，监测δh得变化；

step5:依据δh变化计算n运平。

实施例2

step1:设定螺杆泵以额定转速n运行，监测动液面h的变化，若h降低，机组继续以n运行，当h降至保持油井合理流压所需动液面高度时，开始计时计算动液面继续下降高度l所需的时间t1；

step2:然后以一定速率降低转速，直至达到h开始升高时的转速n2，计算动液面上升相同高度l时所需的时间t2；

step3:计算n初平，n初平＝(n×t1)+(n2×t2))/(t1+t2)；

step4:机组以n初平运行，监测δh的变化；

step5:依据δh变化计算n运平。

实施例3

step1:根据井况设定能使动液面h下降的高转速值n1及能使动液面上升的低转速值n2；

step2:计算机组以n1运行时动液面下降高度l所需的时间t1，以及以n2运行时动液面上升相同高度l所需的时间t2；

step3:计算n初平，n初平＝(n1×t1)+(n2×t2))/(t1+t2)；

step4:机组以n初平运行，监测δh的变化；

step5:依据δh变化计算n运平。

本发明的电潜直驱螺杆泵采油井供采平衡转速计算方法是一种自适应转速智能调整方法，能够根据不同油井的地层供液能力，自动实时调整电潜直驱螺杆泵机组的运行转速，使油井达到供采平衡，保证油井保持在合理流压范围内运行，避免因螺杆泵转速过高造成油井供液不足引起的螺杆泵空抽干磨、烧电机等问题，有效提高油井产量，并延长潜油机组的运行寿命，同时也避免了螺杆泵转速过低影响油井地层的供液，造成油井产液量下降。

以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的条件下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均落入由所提交权利要求划定的保护范围之内。