聚合物驱抽油机井参数优化设计研究 第10页
L2<690m，L1/L2=46/54；
当D＝Φ70mm时，组合杆柱的强度条件为：d1=22mm，d2=25mm，L1<600m，L2<510m，L1/L2=55/54；
当D＝Φ83mm时，组合杆柱的强度条件为：d1=22mm，d2=25mm，L1<L2<950m，L1/L2=45/55；
当D＝Φ95mm时，组合杆柱的强度条件为：d1=25mm，L1<800m，L2=0m。
3.4能耗预测模型的建立
对满足供液能力的多种杆柱组合，根据悬点载荷变化，并充分考虑到皮带传送和减速箱等地面设备的能量损耗，建立了输入功率等能耗预测模型，预测不同参数组合下的能耗损失。
输入功率P入由有用功率Pw和地面损失功率Pd、井下损失功率Pg组成，即
P入=Pw+Pd+Pg
3.4.1建立地面损失功率Pd模型
通过对不同电机的性能检测分析，可以得到如下公式：
（3－22）
式中，P空—电机空载功率，
Fmax,Fmin—最大、最小载荷；
n—冲次；
K1—修正系数，统计分析，一般取0.99；
K2—电机转差率。
3.4.2建立井下损失功率Pg模型
（3－23）
式中 mi—管杆径之比；
L—抽油杆实际的长度；
μ—原油粘度；
3.4.3建立有用功率Pw模型
（3－24）
（3－25）
3.4.4建立额定功率预测模型
（3－26）
（3－27）
3.5投资优化模型的建立
对满足供液能力的多种组合，结合实际井况，以投入设备最少为标准，建立优化模型：
T=min(T1，T2，T3，. . . .，Tn)
式中：Ti—每种优化组合投资预算结果，Ti=f(P1,P2,……,Pn)
3.6其他修正模型
3.6.1聚驱抽油机井摩阻载荷计算模型
从采油工艺的角度看，聚驱和水驱的根本区别就是井筒中流体物性发生了变化，这是使聚驱与水驱抽油机井杆柱受力发生变化的根本原因。分析悬点载荷表明，水、聚驱油井的载荷与能耗差距在于摩阻载荷，因此需要对摩阻载荷上进行计算校正。
在聚驱油井摩阻载荷的计算中充分考虑了产出液粘度、含聚浓度的影响计算。
一是悬点静载荷：
上冲程： （3－28）
下冲程： （3－29）
二是悬点惯性载荷：
上冲程： （3－30）
下冲程： （3－31）
三是悬点振动载荷：
（3－32）
四是摩擦载荷：
摩擦载荷由6部分组成，即柱塞与泵筒的半干摩擦力F1、液柱与抽油杆之间的摩擦力F2、液柱与油管之间的摩擦力F3、液体通过游动凡尔时的摩擦阻力F4、抽油杆接箍或扶正器在液体中摩擦阻力F5和抽油杆与油管之间的摩擦力F6，分别可按下式计算：
（3－33）
（3－34）
（3－35）
（3－36）
（3－37）
聚驱时，采出液体中由于聚合物的存在，使得采出液流变特性表现出明显的非牛顿特点，混合液粘度与剪切速率大小有关。在抽油井中，不同的部位具有不同的剪切速率。在杆管环空中，剪切速率通常较低，一般为几十到几百(1 /s)之间，此剪切速率下，采出液中油相和水相均主要表现为粘性流体，它们的流变性符合幂律定律。因此，在杆管环空中聚驱油井产出液粘度μ可按下式计算：
（3－38）
μp为聚合物液在油管中流动的有效粘度，与混合液在管中流动的等效剪切速率和聚合物溶液的浓度有关，可按下式计算：式中 —混合液在管杆环空中流动的剪切速率；
H—聚合物溶液的稠度系数， Pa•sn；
n—聚合物溶液的流性指数。
流体在抽油泵的柱塞和泵筒(衬套)之间的流动属于缝隙流动，此处剪切速率较高，一般为几千到十几万1/s，在这样高的剪切速率下，聚驱原油和水相(聚合物溶液)均表现出了较为明显的粘弹特性。此处采出液粘度的计算公式为：
（3－40）
式中 、 —分别为某一剪切速率下原油和聚合物溶液的复合粘度。
复合粘度包括粘性粘度和弹性粘度。在计算出相应部位的剪切速率后，可根据室内实验结果回归出的复合粘度与剪切速率的关系式中求得。
上、下冲程井下抽汲系统总的摩擦阻力分别为：
3.6.2抽汲参数敏感程度模型的建立
油井抽汲参数敏感程度指油井抽汲参数对系统效率和能耗指标的影响程度。抽油机系统敏感性分析主要包括地面的油井机型、抽汲参数、平衡度、电机，地下的泵、杆、管参数，以及油套压、沉没度等生产状态参数。通过计算抽油机井的参数敏感程度，对抽油机井优化前、后机采参数的敏感程度进行比较，确定最佳设计方案。
系统效率分析模型可表示如下：
系统效率对任意参数变量的偏导为：
系统效率对任意参数变量的偏导绝对值 为计算敏感性程度，其大小反映了该参数变量对系统效率的影响程度， 正负值反映了其影响方向。优选设计方案时以敏感性程度最大的参数作为主要设计参数进行设计，提升单井优化设计的节能空间。
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