一种确定CCUS机抽与自喷生产转换界限的方法技术

本发明专利技术属于油气田开发技术领域，提供了一种确定CCUS机抽与自喷生产转换界限的方法，具体涉及绘制确定气锁界限图版和/或确定机抽转自喷界限图版，利用确定气锁界限图版确定抽油泵是否发生气锁，若发生气锁，直接转自喷，若未发生气锁，则通过确定机抽转自喷界限图版对比抽油泵举升效率和气体携带效率确定机抽与自喷转换界限；该方法可以确定不同生产条件如不同气油比n和含水率fw条件下产油井机抽与自喷生产转换的最佳时机，指导现场CCUS产油井的生产方式转换。产方式转换。产方式转换。

【技术实现步骤摘要】
一种确定CCUS机抽与自喷生产转换界限的方法


[0001]本申请属于油气田开发
，提供了一种确定CCUS机抽与自喷生产转换界限的方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳驱油已成为碳捕集利用与封存CCUS的主要手段，油田在生产过程中利用二氧化碳驱油的方式进行开采，但此种开发方式在生产中后期会造成较高的气油比，导致抽油泵的容积效率不超过30％，气体是影响抽油泵容积效率的主要因素。
[0003]对于高气油比油井，通过安装井下防气工具或气锚，可以减少气体对抽油泵的影响，从而使油井能正常生产。中国专利技术专利申请CN104033366A公开了一种防气锁抽油泵，能够在高气油比的油井中正常工作，油井中的伴生气和溶解气不会使该泵发生自锁。然而当安装了防气锚、防气泵等设备，分离出的气体在套管环空中聚集形成套管气，部分油田为了防止套压不稳定而放掉套管气，造成能源的严重浪费，加大了经济成本。此外，当泵腔内的气体所占据的体积足够大时，会导致下冲程时游动阀无法打开，甚至还会出现上冲程时固定阀也无法打开的情况，整个上、下冲程中只是腔内气体在膨胀和压缩，而没有液体举升，此时抽油泵出现“气锁”现象，无法正常工作，气锁时还常会发生“液压冲击”，造成有杆抽油系统的振动，并加速损坏。
[0004]因此对于高气油比的油井，在生产过程中需要解决的问题是气体对举升系统效率的影响，解决的办法是生产到某一时间后转换生产方式，即由机抽转为自喷的方式。
[0005]对于CCUS二氧化碳驱油井来说，前期主要依靠抽油机
‑
深井泵装置举升井筒中的液体，随着二氧化碳在油井端的突破，产气量逐渐增大，当产气量(气油比)达到一定程度时，势必影响泵效，甚至出现抽带喷现象，泵的举升作用不能够充分发挥出来，也不能充分利用气体的膨胀举升和携液能力，这时就需要由机抽转为自喷。由此可见，由机抽转为自喷存在一定的界限，过早则自喷产量相对较小，影响开发效果；过晚则造成机抽额外能耗，并且对产量增加没有贡献。
[0006]因此，如何确定CCUS机抽转自喷的时机，以及如何选择效率更高的生产方式驱油，对于指导现场CCUS产油井的举升方式转换以提高产量、减少能耗具有重要意义。

技术实现思路

[0007]针对目前高气油比产油井抽油泵的举升效率较低，甚至出现气锁现象的问题，本专利技术提供了一种确定CCUS机抽与自喷生产转换界限的方法，能够通过油井的生产条件有效确定效率更高的生产方式，大大提高了生产效率。
[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种确定CCUS机抽与自喷生产转换界限的方法，具体包括以下步骤：
[0009]步骤S1：绘制确定气锁界限图版和/或确定机抽转自喷界限图版；
[0010]步骤S2：根据确定气锁界限图版，确定特定的含水率fw和气油比n下抽油泵是否发
生了气锁，若发生气锁，直接转自喷；若未发生气锁，则执行步骤S3；
[0011]步骤S3：通过确定机抽转自喷界限图版，对比特定的含水率fw和气油比n下抽油泵举升效率和气体携带效率，当抽油泵举升效率高于气体携带效率时，保持机抽；当抽油泵举升效率低于气体携带效率时，转自喷。
[0012]进一步地，所述确定气锁界限图版通过确定不同含水率fw和气油比n下的冲程损失得到。
[0013]更进一步地，所述冲程损失由井底流压计算得到。
[0014]更更进一步地，所述井底流压计算公式如下：
[0015]p
wf
＝p
c
+ρ
g
gh
f
+ρ
o
g(h
‑
h
f
)
[0016]式中：p
wf
为井底流压；P
c
为套管压力；h
f
为动液面深度；h为井深；ρ
o
为油相密度；ρ
g
为气相密度。
[0017]由此，针对不同井底流压条件，需绘制不同的确定气锁界限图版。
[0018]本专利技术所述方法适用于任何含水率fw和气油比n的生产条件，优选为含水率fw为10
‑
90％、气油比n为1
‑
300m3/m3的生产条件。
[0019]进一步地，所述确定机抽转自喷界限图版是通过计算不同含水率fw和气油比n下的抽油泵举升效率和气体携带效率得到。
[0020]本专利技术所述方法适用于任何含水率fw和气油比n的生产条件，优选为含水率fw为10
‑
90％、气油比为1
‑
300m3/m3的生产条件。
[0021]进一步地，所述抽油泵举升效率计算公式如下：
[0022]η
抽油泵举升效率
＝(1+1/(1
‑
fw)fw)/(1/(1
‑
fw)+n)
[0023]式中，fw为含水率，n为气油比。
[0024]进一步地，所述气体携带效率计算公式如下：
[0025][0026]式中：Q
L
为产液量；H为下泵深度；dp/dl为压力梯度；h为井深；ρ
o
为油相密度；ρ
g
为气相密度；ρ
w
为水相密度；m为气液混合物的质量。
[0027]因抽油泵举升效率和气体携带效率仅与含水率fw和气油比n以及油井基本参数相关，所以针对同一油井不同含水率fw和气油比n条件下使用相同的确定机抽转自喷界限图版。
[0028]进一步地，步骤S2发生气锁的条件为：当抽油泵的冲程损失大于抽油机的理论冲程时，发生气锁。
[0029]更进一步地，抽油机的理论冲程为3
‑
5m；优选为4m。
[0030]步骤S2判断是否发生气锁的具体步骤为：
[0031](2
‑
1)根据确定气锁界限图版，根据特定的含水率fw和气油比n条件，通过确定气锁界限图版可以得到对应的抽油泵冲程损失；
[0032](2
‑
2)若该冲程损失在抽油机理论冲程线以下，说明未发生气锁，若在抽油机理论冲程线以上，则说明发生了气锁。
[0033]本专利技术的目的之二在于提供一种用于实施上述方法的图版。
[0034]所述图版包括确定气锁界限图版和/或确定机抽转自喷界限图版。
[0035]相比于现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0036]1、通过本专利技术的方法利用确定气锁界限图版和/或确定机抽转自喷界限图版可以准确地确定特定的生产条件下的效率更高的生产方式，一方面减少了因机抽过程发生自喷导致的效率降低；另一方面通过对比抽油泵举升效率和气体携带效率可以及时避免了在高气油比的产油井抽油泵举升效率低，甚至出现气锁现象的问题；
[0037]2、该方法应用范围广，不受生产条件如含水率fw和气油比n的限制，可以确定任何情况下机抽转自喷的时机，指导现场CCUS产油井的举升方式转换，提高了生产效率；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定CCUS机抽与自喷生产转换界限的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1：绘制确定气锁界限图版和/或确定机抽转自喷界限图版；步骤S2：根据确定气锁界限图版，确定特定的含水率fw和气油比n下抽油泵是否发生了气锁，若发生气锁，直接转自喷；若未发生气锁，则执行步骤S3；步骤S3：通过确定机抽转自喷界限图版，对比特定的含水率fw和气油比n下抽油泵举升效率和气体携带效率，当抽油泵举升效率高于气体携带效率时，保持机抽；当抽油泵举升效率低于气体携带效率时，转自喷。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定气锁界限图版通过确定不同含水率fw和气油比n下抽油泵的冲程损失得到，所述冲程损失由井底流压p
wf
计算得到，所述井底流压p
wf
计算公式如下：p
wf
＝p
c
+ρ
g
gh
f
+ρ
o
g(h
‑
h
f
)式中：P
c
为套管压力；h
f
为动液面深度；h为井深；ρ
o
为油相密度；ρ
g
为气相密度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定气锁界限图版适用于含水率fw范围为10
‑
90％、气油比n范围为1
‑
300m3/m3的生产条件。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚金杭，李杰，黄晓东，王小萌，张辉，雷德荣，肉孜麦麦提，
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：