一种油井洗井用空心抽油杆下入深度的确定方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油工业采油工程领域，特别涉及一种油井洗井用空必抽油杆下入深 度的确定方法。
技术介绍
附着在抽油杆上的蜡使井液流动空间减小的同时，也使抽油杆的应力幅度加大， 加剧了抽油杆的疲劳破坏。油井热洗清蜡是油井日常维护管理的主要手段之一，对保障油 井的正常生产起到了至关重要的作用，但对油藏压力水平较低的水敏地层，因地层黏±的 水化分散及水锁效应，造成地层污染，致使热洗后油井产量下降，短期内产量难于恢复。 胡雄翼等人利用真空超导装置，加热油井自产液实现不压井洗井；许立红依据傅 叶定律，对高含水后期油井实施大排量热洗清蜡；付亚荣等人曾提出并尝试不压井洗井液 和泡沫洗井液进行热洗，并缩短了油井的恢复期；刘占营等人认为抽油机井自能热洗能降 低成本。但事实上，并没有完全解决热洗时间长，需要消耗大量燃料的问题。 采用正循环结构的空必抽油杆热洗清蜡，利用空必抽油杆、井下单流阀在油管内 部形成的循环通道，热洗时通过建立空必抽油杆和油管的循环通道，避免了热洗介质污染 油层现象发生，同时也解决了油套环空堵塞时油井日常的清蜡问题，克服了传统油套反循 环热洗清蜡工艺的弊端，提高了热洗效率，提高了机械采油井的生产时率，清蜡彻底，并且 节约了大量热洗介质。但是其下入深度往往是凭经验进行。
技术实现思路
本专利技术的目的是；提供一种油井洗井用空必抽油杆下入深度的确定方法，建立井 筒温度场计算模型，计算井筒任意点混合液的温度，保证井筒任意点温度高于融蜡温度，W 此，确定油井洗井用空必抽油杆下入深度，达到节约空必抽油杆用量、降低抽油机运行最大 负荷、节省运行成本和降低员工劳动强度的目的。 本专利技术油井洗井用空必抽油杆下入深度的确定方法采取的技术方案： 步骤1、在井筒上取dl长的微元，并取向上的坐标1为正方向，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： ki+Ndt=Qil+(Gf-Gg)gdl+Si; 其中；N= (Gf-Gg)CiAh; 其中，ki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-to;t为 原油析蜡拐点温度，单位为°C;t。为井底原始地层温度，单位为°C;m为地温梯度，单位为°C/ m;1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/°C 为 油管内产出液到地层的散热量，单位为W;Gf和Gg分别为通过空必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 ;Si为包含放（吸）热W及任何其他形式 的体积热源，单位为w/°C屯为热洗介质的比热容，单位为J/化g?°C) ;Ah为热洗介质的 洽，单位为J/g;h。和hf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 福射换热系数；^为水泥环的导热系数，单位为W/(m2 ?°C) ;。，。，r4和Tg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、根据该能量平衡方程确定油管内产出液到地层的散热量。 A、根据该能量平衡方程确定油管中必至水泥环外缘的传热公式。 具体的，该油管中必至水泥环外缘的传热公式为： dqi=ki(ti-tz-ts)dl; 其中，dqi为单位时间内dl长度上的热损失，ki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-C) ;ti为热洗清蜡时空必抽油杆进口温度，单位为C也为 油井产出液井口出液温度，单位为°C;t3为水泥环外缘初始温度，单位为°C。 B、根据该能量平衡方程确定从水泥环外缘到地层的传热公式。 具体的，该从水泥环外缘到地层的传热公式为： dqi为单位时间内dl长度上的热损失；t2为油井产出液井口出液温度，单位为°C; t3为水泥环外缘初始温度，单位为C;t。为井底原始地层温度，单位为C;f(t)为无因次地 层导热时间函数；A为水泥环的导热系数，单位为W/(m2 .C)。 C、根据油管中必至水泥环外缘的传热公式和从水泥环外缘到地层的传热公式计 算得出油管内产出液到地层的散热量； 具体的，可W联立油管中必至水泥环外缘的传热公式和从水泥环外缘到地层的传 热公式，进行求解，得出油管内产出液到地层的散热量qi。 步骤3、根据油管内产出液到地层的散热量qi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： 其中，ki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?C) ;t为 原油析蜡拐点温度，单位为°C;t。为井底原始地层温度，单位为C;m为地温梯度，单位为C/m;1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/°C 为 油管内产出液到地层的散热量，单位为W;A为水泥环的导热系数，单位为W/(m2,to;t2 为油井产出液井口出液温度，单位为°C;A为所述水泥环的导热系数，单位为W/(m2,to。 步骤4、根据所述原油析蜡拐点温度t，确定空必抽油杆下入深度L所述空必抽油 杆下入深度L满足空必抽油杆下入深度公式，所述空必抽油杆下入深度公式为： 其中，L为空必抽油杆下入深度，单位为m;t为原油析蜡拐点温度，单位为°(：也为 油井产出液井口出液温度，单位为C;m为地温梯度，单位为C/m。 本专利技术有益的效果；本专利技术油井洗井用空必抽油杆下入深度的确定方法，在满足 抽油机井热洗的情况下，节省了空必抽油杆的用量，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。【具体实施方式】 W45-69X井为例，对本专利技术实施例中的油井洗井用空必抽油杆下入深度的确定 方法进行进一步的说明。45-69X井基础数据；井深3290m，原始地层温度115°C，地温梯度3.TC/m;油管外 半径、套管内半径、套管外半径和水泥环外半径为固定值，f(t)为无因次地层导热时间函数 可W用公式计算得到；热洗时空必抽油杆进口温度为80~85C，在满足油井产出液井口出 液温度60~65°C。 步骤1、根据井筒的单位长度dl建立能量平衡方程。 具体的，可W在井筒上取单位长度dl，该dl可W视为微元，并取垂直井口向上的 方向为正方向，建立井筒能量平衡方程，该井筒能量平衡方程为： ki+Ndt=Qil+(Gf-Gg)gdl+Si; 其中；N= (Gf-Gg)CiAh;[003引需要说明的是，式中：其中，井深为3290m，油层温度为115°C，地温梯度m取 3.rC/m,ki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?C)(瓦/米?摄 氏度）；t为原油析蜡拐点温度，单位为C(摄氏度）；t。为井底原始地层温度，单位为C;m 为地温梯度，单位为C/m(摄氏度/米）；1为从井底至井中任一深度的垂直距离，单位为 m(米）；N为热洗介质当量，单位为W/°C(瓦/摄氏度）；Qi为油管内产出液到地层的散热 量，单位为W(瓦）；Gf和Gg分别为通过空必抽油杆内和油管内的质量流率，单位为kg/s(千 克/砂）；g为重力加速度，单位为m/s2(米/平方砂）；Si为包含放（吸）热W及任何其他形 式的体积热源，单位为w/C 为热洗介质的比热容，单位为J/(kg?C)(焦耳/千克?摄 氏度）；Ah为热洗介质的洽，单位为J/g(焦耳/克）；本文档来自技高网...

【技术保护点】
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+(Gf‑Gg)gdl+Si；其中：N＝(Gf‑Gg)CiΔh；k1=2πr2[hchc+hr·r2r2+r3+r2λln(r5r4+r3r2)]-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；Gf和Gg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；Si为包含放(吸)热以及任何其他形式的体积热源，单位为w/℃；Ci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；hc和hr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：dq1=2πλ(t2+t3-t0)f(t)dl;]]>其中：f(t)=0.9147ln(1+mt0g);]]>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=Nm+q1k1+λ[1-exp(k1+λN·l)]+(t0-t2-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=(t-t2)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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付亚荣，马永忠，刘春平，李小永，姚庆童，李冬青，付丽霞，罗金洋，谢荣婕，陆燕，朱瑞彬，宋贾利，刘素格，张延彬，祝庆山，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11