電潛泵_氣舉組合排水采氣工藝設(shè)計(jì)方法研究

1、科技論壇電潛泵-氣舉組合排水采氣工藝設(shè)計(jì)方法研究陳維摘?jiǎng)⒕钩?（1、西南石油大學(xué)，四川南充6370002、重慶科技學(xué)院，重慶404100）要:給出三種電潛泵-氣舉組合排水采氣工藝的井下管柱結(jié)構(gòu)，并根據(jù)不同的井下管柱結(jié)構(gòu)各自的特點(diǎn)，提出了兩種不同的組合排水采氣工藝設(shè)計(jì)方法與步驟。組合舉升工藝將氣井自身氣通過(guò)氣舉閥引入到油管中，利用地層氣的能量減小上部油管柱流體密度，降低了舉升管柱壓力，較小的泵功率即能達(dá)到將地層水泵出地面的目的，從而降低了整個(gè)排水采氣系統(tǒng)的系統(tǒng)投資及運(yùn)行成本?？蓪?shí)現(xiàn)采用較少的泵級(jí)數(shù)、關(guān)鍵詞：深井；排水采氣；連續(xù)氣舉；電潛泵；組合舉升1概述電潛泵作為一種經(jīng)濟(jì)有效的人工舉升方法，近年

2、來(lái)用于產(chǎn)水氣藏的強(qiáng)排取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。但常規(guī)的電潛泵排水采氣工藝，其生產(chǎn)方式為油管排水、套管產(chǎn)氣，對(duì)于大水量高氣水比氣井，其自身氣的能量未能得到充分利用。電潛泵-氣舉組合排水采氣工藝提出，在電潛泵上部油管柱安裝氣舉閥，將氣體引入電泵上部油管柱，減小液柱壓力，節(jié)約電泵投資及運(yùn)行成本。組合排水采氣工藝由于采用兩套子系統(tǒng)同時(shí)工作，具有單一舉升系統(tǒng)所不具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，主運(yùn)要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其子系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力、行功率明顯較單一舉升系統(tǒng)低，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用最經(jīng)濟(jì)的組合，使井下設(shè)備的選擇范圍更廣；當(dāng)某一子系統(tǒng)失效時(shí)，另一子系統(tǒng)可以較小的產(chǎn)量維持生產(chǎn)直至整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)；由于組合靈活，可通過(guò)調(diào)整子系統(tǒng)的

3、運(yùn)行功率，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下工作，防止系統(tǒng)過(guò)載1-3。2組合舉升原理電潛泵-氣舉組合排水采氣系統(tǒng)是通過(guò)電潛其管柱結(jié)泵子系統(tǒng)和氣舉子系統(tǒng)兩級(jí)組合實(shí)現(xiàn)的。主要包括電潛泵子系統(tǒng)、氣舉子系構(gòu)如圖1所示，統(tǒng)兩部分。氣體由油套環(huán)空經(jīng)工作閥進(jìn)入電潛泵上部油管。根據(jù)氣井地層氣水比與采氣經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)結(jié)果決定采用外部注入氣氣舉或采用伴生氣氣舉。電潛泵需保持一定的沉沒(méi)深度，以保證電潛泵安全運(yùn)行。注氣工作閥位于動(dòng)液面上部，確保液體不過(guò)閥，地層水經(jīng)電潛泵加壓進(jìn)保證氣舉閥長(zhǎng)效安全工作。入油管；地層氣和注入氣經(jīng)油套環(huán)空至工作閥注入油管，與油管內(nèi)的地層水混合形成氣水兩相管流，將地層水舉升至地面。組合舉升中，電潛泵作為一級(jí)舉升系

4、統(tǒng)，氣舉由于氣舉降低了電潛泵上部油作為二級(jí)舉升系統(tǒng)。管流體壓力梯度，因而降低了設(shè)計(jì)中電潛泵出口壓力，相當(dāng)于減小了電潛泵的泵掛深度。采用組合舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)電潛泵出口壓力降低值，對(duì)應(yīng)的表示了組合舉升系統(tǒng)中，氣舉舉升子系統(tǒng)所減小電潛泵可采用的水力壓頭。由于當(dāng)量深度的減小，較小的功率設(shè)計(jì)，節(jié)約電潛泵下入級(jí)數(shù)。氣舉作為二級(jí)舉升系統(tǒng)，由于地層氣經(jīng)氣舉閥注入油管，可充分利用地層氣體的能量，減少整個(gè)排水采氣系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。2.1井下管柱典型的組合舉升系統(tǒng)井下結(jié)構(gòu)如圖1所示。a.為雙管柱結(jié)構(gòu)，氣舉子系統(tǒng)的注氣通道由獨(dú)立插入油管完成，與電潛泵主系統(tǒng)互不影響，油氣層生產(chǎn)的天然氣在井下分離后，進(jìn)入油套環(huán)空，減但

5、雙油管的下入少氣體對(duì)電潛泵舉升效率的影響。要求套管尺寸較大，且插入的注氣油管往往尺寸較小，使注氣量受到限制。b.采用封隔器將氣舉子系統(tǒng)和電潛泵主系統(tǒng)分開(kāi)，封隔器上部的油套環(huán)空作為注入氣通道。油氣層產(chǎn)出的天然氣必須全部經(jīng)電潛泵進(jìn)入油管，過(guò)多的天然氣將影響電潛泵的工作，甚至出現(xiàn)“氣鎖”，可通過(guò)增加泵掛深度，減少游離態(tài)的氣體進(jìn)泵或增加氣體處理裝置，使氣體能與液體混合均勻一并通過(guò)電潛泵，而對(duì)電潛泵的舉升效率影響小。c.相對(duì)于a、b兩種管柱結(jié)構(gòu)，直接采用油氣層的產(chǎn)出液體將電潛泵和氣舉分開(kāi)，要求油氣層具有較高的地層壓力和較大的產(chǎn)液指數(shù)，井下管柱最簡(jiǎn)單。2.2節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析組合舉升系統(tǒng)井下管柱結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)單

6、一舉升系統(tǒng)，它是由電潛泵子系統(tǒng)與氣舉子系統(tǒng)組合而成。為避免氣體對(duì)電潛泵的影響，造成電泵失效，電潛泵子系統(tǒng)位于氣舉子系統(tǒng)下部。組合舉升系統(tǒng)中，電潛泵將整個(gè)井筒分為上下兩個(gè)部分。設(shè)計(jì)過(guò)程中，總排液系統(tǒng)上部可視為一純氣舉排液舉升虛擬井；下部可視為電潛泵排液舉升虛擬井。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析時(shí)，可將系統(tǒng)解節(jié)點(diǎn)可選在電泵出口。流入壓力為：（1）流出壓力為：（2）3設(shè)計(jì)方法電潛泵-氣舉組合排水采氣工藝是以產(chǎn)層-井筒-電潛泵子系統(tǒng)-氣舉子系統(tǒng)所組成的生產(chǎn)系統(tǒng)為對(duì)象，在生產(chǎn)中各子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)的前提下，采用系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析法，優(yōu)選不同的子系統(tǒng)工作參數(shù)，最終確定合理的組合舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。組合舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)比常規(guī)電潛泵

7、系統(tǒng)排液舉升設(shè)計(jì)、常規(guī)氣舉系統(tǒng)排液舉升設(shè)計(jì)要復(fù)雜。它的難點(diǎn)和核心是不僅要使電潛泵子系統(tǒng)與氣舉子系統(tǒng)互不干擾，而且還要相互協(xié)調(diào)4,5。針對(duì)組合舉升系統(tǒng)的三種），其設(shè)計(jì)方法也不同。井下結(jié)構(gòu)（圖1對(duì)于采用雙管柱（圖1a）和加封隔器（圖1b）的井下管柱結(jié)構(gòu)，由于注氣通道和地層產(chǎn)氣流出通道相對(duì)獨(dú)立，不用考慮地層產(chǎn)出液會(huì)流經(jīng)氣舉閥，從而造成氣舉閥的損壞，因而其設(shè)計(jì)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，其設(shè)計(jì)步驟如下：a.在已知設(shè)計(jì)產(chǎn)液量Qi的條件下，根據(jù)產(chǎn)層流入動(dòng)態(tài)確定井底流壓pwf。b.從井底向上計(jì)算井筒壓力分布至泵掛深度處，計(jì)泵入口壓力。c.在已知設(shè)計(jì)井口壓力條件下，以電泵出口為起點(diǎn)，假設(shè)一電泵出口壓力，取該壓力為連續(xù)氣舉設(shè)

8、計(jì)井底流壓，電泵出口流體物性參數(shù)為連續(xù)氣舉設(shè)計(jì)流體物性參數(shù)，對(duì)電泵出口至井口段做連續(xù)氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)。d.根據(jù)已知設(shè)計(jì)產(chǎn)液量Qi、泵入口及泵出口井身結(jié)構(gòu)，確定電潛泵機(jī)組及電纜參數(shù)。壓力、e.假設(shè)一系列不同的電泵出口壓力，從c開(kāi)始，進(jìn)行連續(xù)氣舉優(yōu)化設(shè)計(jì)。f.按照產(chǎn)量或系統(tǒng)效率等指標(biāo)對(duì)可行的組合舉升方案進(jìn)行排序，挑選出適合的方案實(shí)施。對(duì)于單管柱不加封隔器的井下結(jié)構(gòu)，油套環(huán)空不僅作為注氣通道，同時(shí)也是地層產(chǎn)氣通道。地層流體經(jīng)井下氣液分離器后，地層液體經(jīng)電泵-油管-井口排出；地層氣經(jīng)油套環(huán)空-氣舉閥-油管-井口排出。油套環(huán)空中，氣舉閥以下的流體在地層產(chǎn)氣的作用下形成氣液兩相上升流，為防止大量的地層產(chǎn)液流過(guò)

9、氣舉閥進(jìn)而造成氣舉閥損壞，必須對(duì)氣液兩相流能達(dá)到的最大液面高度做準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。4結(jié)論及認(rèn)識(shí)4.1電潛泵-氣舉組合可用于大水量、高氣水比深井排水采氣。該工藝能有效利用氣井自身氣能量，節(jié)約設(shè)備投資及排水采氣系統(tǒng)運(yùn)行成本。4.2電潛泵-氣舉組合可有效解決單一舉升工藝系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大造成的舉升系統(tǒng)失效問(wèn)題，可利用較小的系統(tǒng)能耗實(shí)現(xiàn)深井大排液量深抽。4.3電潛泵和氣舉舉升均為大排量、連續(xù)舉升工藝，能實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間無(wú)干擾耦合，避免系統(tǒng)間干擾造成的系統(tǒng)效率降低。4.4電潛泵-氣舉組合可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，增加或減小單一子系統(tǒng)功率，實(shí)現(xiàn)排水采氣系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)化。e.組合舉升工藝能降低系統(tǒng)啟動(dòng)壓力。f.可縮短生產(chǎn)延期，當(dāng)其

10、中一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或失效時(shí)，可以較小產(chǎn)量延續(xù)生產(chǎn)直至系統(tǒng)恢復(fù)。參考文獻(xiàn)1李穎川.采油工程M.北京:石油工（下轉(zhuǎn)22頁(yè)）科技論壇最小完整路徑測(cè)試法尹深平(中南大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410083)摘要：白盒測(cè)試是一種基于程序邏輯結(jié)構(gòu)的測(cè)試，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的程序需要的測(cè)試用例越多，造成測(cè)試的工作量過(guò)大。如果減少測(cè)試用例，則導(dǎo)致某些邏輯沒(méi)有被測(cè)試到，即測(cè)試不足，因此，測(cè)試量過(guò)大和測(cè)試不足是一對(duì)始終存在的矛盾。將程序分割，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，既可以減少測(cè)試工作量，又可以使測(cè)試充足，即通過(guò)使用最小完整路徑測(cè)試法緩解這一對(duì)矛盾。關(guān)鍵詞：白盒測(cè)試；路徑覆蓋；測(cè)試用例；流圖1概述軟件單元測(cè)試主要采用白盒測(cè)試技術(shù)1-2。白盒測(cè)試

11、是根據(jù)被測(cè)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)試用例的一類(lèi)測(cè)試，最常見(jiàn)的程序結(jié)構(gòu)邏輯覆蓋有3：1.1語(yǔ)句覆蓋；1.2條件覆蓋；1.3分支覆蓋；1.4分支/條件覆蓋；1.5路徑覆蓋（設(shè)計(jì)足夠多的用例，覆蓋程序中所有可能的路徑）；1.6組合覆蓋；以上邏輯覆蓋中，路徑覆蓋是覆蓋率最高的。復(fù)雜的程序路徑數(shù)量巨大，要實(shí)現(xiàn)路徑覆蓋幾乎不可能，于是，測(cè)試中測(cè)試量過(guò)大成為一個(gè)較難解決的問(wèn)題。2原因分析為了分析上述問(wèn)題產(chǎn)生的原因，不妨引入下面的例子。圖2是程序流程圖圖1的流圖，根據(jù)流程圖和流圖可以列出程序的獨(dú)立路徑4的集合abd，acd，abe，ace，顯然，因?yàn)檫@一段程序非常簡(jiǎn)單，所以很容易能夠列出流圖中的所有獨(dú)立路徑。如果

12、流圖中節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)3的路徑不止兩條，或者程序在節(jié)點(diǎn)5之后還有更多的節(jié)點(diǎn)和路徑，那么整個(gè)程序的獨(dú)立路徑數(shù)將成數(shù)量級(jí)遞增。對(duì)于獨(dú)立路徑數(shù)的計(jì)算可以采用下面的方法：第一步，從流圖中找出程序所有的必經(jīng)節(jié)點(diǎn)（流圖中任何獨(dú)立路徑都必定經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)叫做必經(jīng)節(jié)點(diǎn)），記作N(i)，其中i為整數(shù)且0<=i<=N；第二步，從流圖中找出從必經(jīng)節(jié)點(diǎn)N(i)到必經(jīng)節(jié)點(diǎn)N(i+1)的獨(dú)立路徑數(shù)W(i)，其中i為整數(shù)且0<=i<N；第三步，重復(fù)上一步，直到程序結(jié)尾；第四步，根據(jù)乘法法則5，獨(dú)立路徑數(shù)=W(i)，其中i為整數(shù)且0<=i<N，即獨(dú)立路徑數(shù)=W(0)*W(1)*W(N-1)。圖2中

13、的必經(jīng)節(jié)點(diǎn)有節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)5，其中W(0)=2，W(1)=2，N=3，所以整個(gè)程序的獨(dú)立路徑數(shù)=2*2=4條。假設(shè)一段程序有8條判斷語(yǔ)句，則N=8，W(i)=2，則獨(dú)立路徑數(shù)為2的7次方，即128。在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，這樣的程序規(guī)模算是比較小的，但是，要對(duì)這一段程序進(jìn)行滿足路徑覆蓋的測(cè)試，則要為它設(shè)計(jì)128個(gè)測(cè)試用例，測(cè)試人員要測(cè)工作量是非常大的。為此，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)試128次，一種新的測(cè)試方法以解決測(cè)試量過(guò)大的問(wèn)題，把這種方法叫做最小完整路徑測(cè)試法。3最小完整路徑測(cè)試法完整路徑是指所有獨(dú)立路徑的集合，非完整路徑就是所有獨(dú)立路徑集合的真子集，通過(guò)圖1和圖2列出的獨(dú)立路徑集合并非完整路徑，因?yàn)閳D1中含有

14、隱含路徑，細(xì)化后不含隱含路徑的流程圖如圖3所示。由圖3可知，消除隱含路徑的辦法就是將含有多個(gè)條件的判定分為多個(gè)判定，其對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)4、節(jié)點(diǎn)7為必經(jīng)節(jié)點(diǎn)，流圖圖4中節(jié)點(diǎn)1、W(0)=3，W(1)=3，所以獨(dú)立路徑數(shù)=3*3=9。由此，要達(dá)到完整路徑覆蓋就需要設(shè)計(jì)9個(gè)測(cè)試用例，從而使得測(cè)試量更加龐大。根據(jù)線性代碼序列與跳轉(zhuǎn)的測(cè)試覆蓋準(zhǔn)則，將程序在必經(jīng)節(jié)點(diǎn)處割斷，分別對(duì)每一段程序進(jìn)行完整路徑覆對(duì)于被割斷成的程序片斷，由于蓋的充分測(cè)試。沒(méi)有參數(shù)入口，可以在程序片斷的開(kāi)頭增加代碼對(duì)參數(shù)進(jìn)行初始化，即把用例付諸測(cè)試。圖3(A=2)以上部分的完整路徑為ad,abe,abc，圖3(A=2)以下部分完整路徑為ef

15、i,egi,efh，兩個(gè)程序片斷的用例之和為6，比程序被分割之前所需用例數(shù)少很多，緩解了測(cè)試量過(guò)大的問(wèn)題。4結(jié)論綜上所述，在白盒測(cè)試中，通過(guò)最小完整路徑測(cè)試法可以緩解測(cè)試量過(guò)大帶給測(cè)試共走的壓力。其具體步驟如下：第一步，細(xì)化出不含隱含路徑的程序流程圖；第二步，畫(huà)出流圖，找出必經(jīng)節(jié)點(diǎn)，必經(jīng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為N；（上接21頁(yè)）第三步，將程序流程圖在必經(jīng)節(jié)點(diǎn)處割斷，將整個(gè)程序分解為N+1個(gè)程序片斷；第四步，找出程序片斷i的完整路徑，為程序片斷i的每條獨(dú)立路徑設(shè)計(jì)用例，其中1<=i<=N+1；第五步，結(jié)合所設(shè)計(jì)的測(cè)試用例，將程序其中1<=i<=N+1；片斷i的參數(shù)初始化，第六步，將測(cè)試用

16、例付諸測(cè)試，重復(fù)第四步至第六步，直到i=N+1。本方法在程序規(guī)模較小時(shí)可獨(dú)立使用；如果程序規(guī)模較大，結(jié)合其他測(cè)試準(zhǔn)則，本方法仍能帶來(lái)很好的效果。參考文獻(xiàn)1Peter.J.DWhenToWhiteBoxTestJ.ACMSIGSOFTSOFTWAREENGINEERING1992，17（1）：43NOTES，2胡山泉.軟件測(cè)試方法論J.湘南學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，25（2）：88-92.3沈升源，陳麗容，湯銘端.基于統(tǒng)計(jì)覆蓋測(cè)試技術(shù)的軟件測(cè)試充分性研究J.系統(tǒng)工程與電2004，26（6）：821-824.子技術(shù)，4王健，苗勇，劉郢.軟件測(cè)試員培訓(xùn)教材M.北2003.京：電子工業(yè)出版社，5盧開(kāi)澄，盧華

17、明.組合數(shù)學(xué)（第3版）M.北京：清華大學(xué)出版社，2002.作者簡(jiǎn)介:尹深平（1978），男，中南大學(xué)研究生，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。責(zé)任編輯：楊春沂業(yè)出版社，2002.22-732劉三威,李穎川.氣舉井效率與控制圖研究J.天然氣工業(yè).2004,4.3HubertBorja，RicardoCastano.ProductionOptimizationbyCombinedArtificialLiftSystemsandItsApplicationinTwoColombianFields.SPE53966,1999.4K.J.Aitken，DrJ.C.Allan，J.D.Holmes.CombinedESP/AutoGasLiftCom