电潜泵井泵下掺稀井筒温度分布计算模型研究

入稀 油通 道 ，油 管 内空 问为 地层 产 出流 体与 掺入 稀 油的 混合 流体 的 流动 通道 ， 掺 入 稀油 与 地层 产 出流体 的 掺入 点在 流 图１潜油 电泵井油套环空泵下
体 导 向护 罩 的最 底端 。 ２ 井 底至 掺入 点 的井 简流 体 温度 计算
掺稀油举升工艺结构示意图
／ ｍ； 为 地 层 温 度 ， ℃
＝
Ｈ， 为 井深 ，ｍ； 为地 温梯度 ，℃
（ ２）
Ｔ —ｍｌ
（ １ Ｏ）
解 微 分方 程 （ １ ），得 ：
一
式 中： ｔ ａ ｄ 为 电机发 热 使 流体 的升 温 ，℃ ； Ｎ 为电机 的 功 率 ， Ａ ２Biblioteka ， 。 ： ＋
＋ （ 一 ， ）
（ ３ ）
Ｗ ；ｒ ｌ 电机 效 率 ，小数 。则泵 入 口的温 度 为 ：
了依 据
关 键词
电潜 泵
泵下掺 稀 稠 油 温度 分 布
稠油油藏 流体性质具有高粘度 、高矿化度 、高含硫 、高密
度 、中高 含 蜡 等特 征 ，因此 多 采 用 掺稀 降粘 举 升 一 。举 升 方 式
潜 油 电机 下端 ，此 过程 油 套环 空掺 入稀 油 与油管 内的混 合流 体之
式中： Ｈ， 为 油管 最低 端至 井底 的距 离 ，１ １ １ ； Ｌ ， 为尾 管长 度 （即掺 入 点 至 电机 最底端 的 距 离 ）， １ １ ； Ｌ 为 泵体段 的 长度 ，ｎ
其中，
件决 定 ，
） 可由公式 （ １ ３ ） 求得， Ｃ 与Ｃ ： 的值可由边界条
１ 潜 油 电泵 井泵 下掺 稀油 举升 工 艺井 筒流 体 温度模 型
ｆ — Ｗ ｄ ｔ 。 ＝ Ｋ 。 （ 一 ｆ 。
ｌ 一 ＜ｔ ｉ Ｔ ， ＝ Ｋ ． （ — ｆ ＋ Ｋ 一 （ ＋ ｍ ｌ
Ｊ
式中： 为掺入 稀 油 的 水 当量 ，Ｗ ／ ￣ Ｃ； ， ｌ 为 此段 地 层 产 出流 体和 掺 入 稀油 的 混合 流体 的 温度 ，℃ ； 为地 层 产 出液与掺 入 稀 油的 混合 流体 的
一
潜 油 电泵 出 口温 度 变化 分 三 部 分 计 算 ：一 是 电机 发 热 ；二 是 电缆 的散 热 ；三是 泵 自身 由于 机械 损 失 、水力 损失 和容 积 损失 而产 生 的增 温 。 由于 潜 油 电机 相 对较 短 ，因此 简化 为 加热 点 。 （ １ ）潜油 电机 发热 。 电机 发 热 使 流 体 升温 ，由于 产 出液 流 经 电机 表 面 ，将 吸 收 电机 发 热量 。根 据能 量 守 匣定律 ：
水 当量 ，Ｗ／ Ｙ ． ＇ ； 为 此段 掺 入 稀 油 的 温度 ，℃ ； Ｋ 为 油 管 内外 的换 热 的
系数 ， Ｗ． ｏ Ｃ ＂ ｉ ＇ ｍ 。 。 ； 为潜油 电机 下端 处 的地 层温 度 ，℃ ．
模 型假 设 条件 如下 。 （ １ ）井筒 中 各流体 流 动通道 问为稳
一
Ｋ ￣ ＋ Ｋ ２ ］ ＋
］㈩
４ 潜 油 电机至 井 口的 井 简流体 温 度计 算
地 层 产 出流 体 沿 着 井 简 向上 流动 至 掺 入 点 ，以 井 底 为坐 标 原点 ，垂直 向上 为正 根 据 能量 守恒 ．建立 微分 方程 ： ｄ ｔ 。 ＝ Ｋ： （ ｔ ｏ —
入稀 油 的流 动方 向 ，泵下 的 上行 箭头 代
边 界 条件 ：
Ｗ
： ， 。 ）
（ ８）
表地 层产 出液的 流动 方 向 ，泵上 的上 行 箭头 代表 地 层产 出液 与掺 入 稀油 的混 合
流体 的流 动 方 向 ） 所 示 ，油 套环 空 为掺
Ｉ （ Ｌ Ｊ ＝ （ ｏ ）
掺 稀 用量 的优 化 及 油 田 高效 开发 具 有 重要 意 义 ，也 是 油 井生 产 动 态分析 必不 可 少 的 内容 。本 文根 据 能 量 守恒 定律 及 传 热 学 原理 ，考 虑 由 井 筒向地 层 传 热及 电机 、 电缆散 热 ，推 导掺 稀后 生产 流体 沿井 筒 的 温度 分 布计 算模 型 ，为油 田优 化 生产提 供
态径 向传 热 。 （ ２）电机 和 电缆 的发热 及 损耗 全 部 用于 流体 增 温 。
方 程 的解 为 ：
＋
＝
（ － 一
ｆ Ｊ
（ 一 ］ （ ・ 一 ＋
一
（ ７）
潜 油 电泵 井油 套环 空 泵下掺 稀 油举 升工 艺结 构 如图 １（ 图 中下行 箭头 代 表掺
ｆ ：
…
（ １）
式中： 为地 层 产 出液 的水 当量 ，ｗ ／ ℃； ｆ 为此 段 产 出液 的温 度 ， ℃； 为 沿 井 筒 地 层 温度 ，℃ ； Ｋ ： 为套 管 内地 层 产 出液 与 地 层 的 换 热 系 数， Ｗ。 ｃ ～ ｍ ’ ； ， 为井底 向上 的 高度 ，
间存在 热 交换 。根 据能 量 守恒 ，以潜 油 电机 下端 为 坐标 原 点 ，垂
直 向下 为正 ，建 立微 分方 程组 ：
主要采用 电泵及抽油机进行开采 ，但油井掺稀量的难以确定 ，其 主要 原 因在 于掺 稀后 井简 温 度分 布不 清楚 。因此 本文 进行 电泵井
泵下 掺稀 井 筒温 度场 的分 析研 究 ，通 过建 立 掺稀 油井 筒流 体 温度 计算模 型 ，为 电泵井 掺稀 的 油井 生产 优化 运行 提供 依 据 。
曩 工 种 技 ２ ０ １ ３ 年第３ 期
石 油 地 质
电潜泵 井泵 下掺稀井筒温 度分布计算模型研究
王 峰
２ ５ ７ ０ ０ ０ 山 东 东 营 胜 利油 田采 油 工 艺研 究 院
摘 要 稠 油 井开 采 多以掺 稀举 升 为主 ，油 井掺稀 用量 大 ，掺 入稀 油量控 制 。对 此 ，准 确地 预 测 电潜泵 井 筒温度 分 布对