中国石油大学采油工程课程设计

1、姓名：魏征编号： 19班级：石工 11-14 班 指导老师：张黎明 日期： 2014 年 12 月 25 号错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 错误!未指定书签。错误!未指定书签。目录3.1完井工程设计 3.1.1油层及油井数据3.1.2射孔参数设计优化3.1.3计算油井产量

2、3.1.4生产管柱尺寸选择3.1.5射孔负压设计3.1.6射孔投资成本计算3.2有杆泵抽油系统设计3.2.1基础数据3.2.2 绘制IPR曲线 3.2.3根据配产量确定井底流压 3.2.4井筒压力分布计算3.2.5确定动液面的深度 3.2.6抽油杆柱设计3.2.7校核抽油机3.2.8计算泵效，产量以及举升效率.3.3防砂工艺设计 3.3.1防砂工艺选择3.3.2地层砂粒度分析方法 3.3.3砾石尺寸选择方法 334支持砾石层的机械筛管规格及缝宽设计。错误!未指定书签。3.3.5管外地层充填砾石量估算。 错误!未指定书签。3.3.6管内充填砾石量估算 错误!未指定书签。3.3.7携砂液用量及施工

3、时间估算 错误!未指定书签。3.3.8防砂工艺方案施工参数设计表 错误!未指定书签。3.4总结 错误!未指定书签。3.1完井工程设计表3-1油层及油井相关系数井筒半径10.0cm边界半径150cm井底压力6.5Mpa边界压力16.5Mpa油层有效厚度10m0.5污染厚度25cm污染程度0.3压实厚度10mm压实度0.1表3-2所对应的相关参数序号I射孔枪孔相位角井深地温地层压力1973241202800:95C29Mpa表3-3射孔枪弹的性能参数及成本价格枪型孔径/mm孔深/mm弹价/元每孔枪施工价 /元每孔73枪，弹10200131700其它相关参数：渗透率0.027m2，有效孔隙度0.13

4、，泥岩声波时差为3.30s/m，原油粘度8.7Mpa/s,原油相对密度为0.8，体积系数为1.15(1)计算射孔表皮系数Sp和产能比PR根据石油工程综合设计书中图 3-1-10和图3-1-11得V 注36.8spt 注二一18.38min =2.1，St =22， Pr =0.34。注 Q 2(2)计算S，Pr1SdpSda) PR1=-0.1+0.0008213PA+0.0093DEN+0.01994PD+0.00428PHA-0.00142K / k7+0.20232 z r -0.1147CZH+0.5592ZC-0.0000214PHA2=0.59248b)PR1=Ln (Re / r

5、w ) / Ln ( re / rw)S，得 3=5.03018c) 因为 S仁Sdp+Sp所以 Sdp=S1-Sp=5.03018-2.仁2.93018d) 因为 St=Sdp+Sp+Sd所以 Sd=St-Sdp-Sp=22-2.93018-2.仁16.96982q 理论=2kh(pe Pwf)oBl n(Re/Rw)=2 3.14 0.027 10 100 (165 65)所以Prec0.2 Pmax0.8 Pmin=0.2*6.414+0.8*10.952=10.00MpaY=1700*10+13*24*10=20120元将计算结果汇总，如下表3-4所示表3-4完井设计汇总表序号PRSt

6、SpPR1S1SdpSdq理论190.34222.10.592485.030182.9301816.9698220.02 m3/dq实际fwDpDtDc6.8068m3/d85%60%70mm88.9mm10.9526.41410.0443.2有杆泵抽油系统设计A. 地层中深：2800m油层温度：95r，油层压力：28Mpa;B. 油管外径：139mm套管内径：124mm油管外径：89mm油管内径：76mm;C. 地表恒温层温度：16C，原油密度：850kg/m，水密度：1g/cm3,气体相 对密度：0.65;D. 原油饱和压力：3Mpa体积含水率：40%;E. 井口套压：1.2Mpa,井口油

7、压：1Mpa生产气油比：20m3/m3;F. 原产液量：30t/d，原生产压差：6Mpa;G. 抽油机型号：CYJ12-4.8-70HB，可造冲程：4.8m、4.2m、3.6m,可造冲 次: 2/min、3/min、4/min、5/min、6/min;H. 可选泵径：44mm 56mm 可选杆：19mm 22mm 25mm;I. 杆级别：D级，杆强度：810Mpa;J. 电机额定功率：37kw,最小沉没压力：2.5Mpa。1) 已知测绘点井底流压Pwftest Prp 28 6 22MpaPb=3Mpa,fw=40%,qtest=30t/d.a. 采油指数J1的计算因为 PwftestPb所以

8、 j130 5t/(d*Mpa)Pr Pwftest 2822b. 最大总产量qtmax则质量含水率=0.44Fw(所以CD=0.00叽J0.125(1 Fw)Pb 180(0.999qmaxqb)qmax qb0.440.001 133.335)0.125(1 0.44) 3、.81 80(0.999 133.37 125133.37 125)=0.11886=133.998t/d2) 已知产量qt,计算井底流压取 qt=130t/d,贝U qbvqtvqmax=1.892Mpa所以 Pwf (1fw) 1.892 0.44 2=1.9395Mpa利用四点法绘制IPR曲线，四点分别为(0,2

9、8 )、( 125,3 )(130,1.9395 )、(133.998,0 ) IPR 曲线如下图所示图3-1IPR曲线配产量 50t/dqb=125t/d则 Pwf Pr 虫 28 50 18MpaJ15(1)第一段由井底流压Pwf向上计算到熔点压力处(按深度增量迭代)地面混合液的密度：=910kg/m3估计井底至泡点压力深度H :泡点压力处井的深度L=2800-1682=1118m1) 井筒温度场计算=69.16 C所以该井段平均温度为 该井段的平均压力为2) 计算此段流体的物性参数a. 原油体积系数的计算该段井筒中的压力高于泡点压力，所以没有气体析出，则溶解气33油比为艮 Rp 20/m

10、 /m，心=0.65，ro=0.85。=322.88=1.1024b. 原油密度=785.27kg/m3c. 油水混合物密度=871.16kg/m3d. 粘度计算i. 原油粘度：=34.971pa*sZ=3.0324-0.02023 API=3.0324-0.02023*34.471=2.325 =0.5044死油的粘度：活油的粘度：=0.6786=0.828ii. 水的粘度iii. 混合液的粘度3) 计算压力梯度 液体的质量流量 雷诺数：=6527.7绝对粗糙度： 则摩擦阻力系数：所以垂直管段的压力梯度：=8528pa/m所以 H 计算=p (18 3) 1061578.9m。计算dp 85

11、78dh相对误差|175需沪100%=4.39%5%，符合要求。则泡点压力深度:Hb 2800 1758.91041.1m。(2) 第二段从泡点压力Pb=3Mpa到泵吸入压力Pin=2.5Mpa,进行计算 由此可以估算 H 56 m下泵深度 Hp H 1758.9 56985.1m。泡点压力处井的深度：L=2800-1682=1118m1)井筒温度场计算=62.52 C所以该井段平均温度为该井段的平均压力为2)计算此段流体的物性参数a. 溶解气油比 泡点压力系数=0.4250.7=0.15所以 Mo (61.933 34.97)285.90.0943rr所以 Rs 2356012.98m3/m

12、3Mo 1 rngb. 原油体积系数的计算=251.87=1.0702c. 原油密度=807.14kg/m3d. 油水混合物密度=883.82kg/m3e. 粘度计算i. 原油粘度：Z=3.0324-0.02023API=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.6538死油的粘度：活油的粘度：=0.7554=0.8765ii. 水的粘度iii. 混合液的粘度f. 表面张力的计算i. 油，天然气的表面张力=0.0199N/mii. 水，天然气的表面张力=0.0688 N/m=0.0501 N/m=0.062 N/miii. 油水混合物和天然气的表面张力g. 天然气压缩因子的计

13、算因为Rg0.7.则=207.0355压缩因子的初始值设为1，即z0=1=0.958所以可以得到Z（0）1, r（0）0.098所以 Z 0.958。h. 天然气密度i. 天然气的粘度=5.3143=123.8842因此=0.0127mpa.s3）计算压力梯度a. 气体的体积流量=28t/db. 气体的质量流量C.液体的体积流量QqBo（1 fw） Bwfw=L86400ro（1 fw） rwfw=d. 液体的质量流量=0.5826kg/se. 总体积流量f. 总质量流量=0.5847kg/sg. 判断流型所以该段流动型态为泡流。h. 有关泡流的计算0.244m/s由实验可得泡状流的滑脱速度的

14、平均值为通常取 vs 0.244m/ s。气相存容比：=0.0297液相真实速度：Vh6.614 10AP(1 Hg)0.01207(1 0.0297)=0.0565m/s平均密度：雷诺数：=3998.14相对粗糙度：则摩擦阻力系数：则摩擦压力损失：=0.454pa/m=8674.2pa/m则Hfp (3 2.5) 106dP 8674.2=57.6m57 6 56相对误差|5| 100%=3%10%，符合要求。57.6地下泵深度：(3) 第三段由井口油压pt=1Mpa向下计算出泵的排出口压力设p 9Mpa，初选油管直径89mm内径76mm抽油杆19mm利用压力增量迭代。1) 井筒温度场计算L

15、=983.5m=65.92 C所以该井段平均温度为该井段的平均压力为2) 计算此段流体的物性参数a.溶解气油比泡点压力系数=0.382因为 0.7 Xg 3.448所以所以Mo(61.933 34.97)“ c285.90.0943所以Rs23560 og63.12m3/m3 20Mo 1 rng取Rs 20，则该段不出气b.原油体积系数的计算=257.44=1.0723c. 原油密度=807.34kg/m3d. 油水混合物密度=884.34kg/m3e. 粘度计算i. 原油粘度：Z=3.0324-0.02023 API=3.0324-0.02023*34.471 =2.325=0.7476死

16、油的粘度：活油的粘度：=0.6786=0.8280ii.iii.3)水的粘度混合液的粘度计算压力梯度a.液体的体积流量QlqLBo(1 fw) Bw fw86400r(1 fw) rwfw=0.156m/s雷诺数：=4720相对粗糙度：则摩擦阻力系数：所以垂直管流的压降梯度为:=8673.76pa/mdp6则p临咖76 9830=8.53Mpa相对误差|8.53 9| 100%=5.5%10%，符合要求。8.53所以泵的排出口压力为由泵的吸入压力2.5Mpa,pc=1.2Mpa,估算动液面到泵口的距离为160m在该段 距离内由于液体的性质变化不大，所以可以用泵吸入口处的流体性质来近似求 解。取

17、T 62.52 c, p 2.5Mpa(1) 溶解气油比Rs 泡点压力系数：=0.390.7因为 0.7 Xg H=983.5m,因此只取一级杆，杆长为983.5m。(1) 抽油机型号：CYJ12-4.8-70HB,电机的额定功率为【p】=37kw, 减速箱最大扭矩【Ml =70KN.m(2) 电动机功率计算(1) 泵效的计算a.理论排量b. 冲程损失系数计算=17554.06N油管未锚定：ft - (0.0892 0.0762) 1.684 10 3m2=0.937。c. 充满系数的计算Pin 2.5Mpa , t 62.52 c ,此时 Rs 8.6m3 / m3。=207.0355所以可

18、以得到Z(o)1, r(o) 0.0902。所以 Z 0.958。泵内气液比：R (Rp 艮)(1 fw)PoTinZ 0.279(Pin 10i.死油粘度)ToZ=3.0324-0.02023API=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.5867ii. 活油的粘度：=0.759=0.8773iii. 水的粘度所以可以得到动力液粘度为:柱泵初期的漏失量为：qleak 21600(Dp)3则实际产量:SpqleakQ Qtg s 1 B存在很大的差距。泵效：（2）举升效率的计算：1 ）光杆功率：2 ）水力功率：折算液面： =1522.05kw.举升效率：3）地面举升效率的计

19、算： 地面效率： 泵的漏失系数：表3-6有杆抽油泵生产系统设计报告表设计人：魏征设计日期：2014年12月30号1.油井基本数据油井深度/m2800油层压力/Mpa28油层温度/r95套管内径/m0.124地面脱气原 油密度/kg/m3850天然气相对 密度0.65水密度/kg/m31000原油饱和压力 /Mpa3生产气油比/m3/m320体积含水率/%40地表恒温层 温度/ r162.原生产数据抽油机型号CYJ312-4.8-70HB产液量/t/d50产油量/t/d44.689井底流压/Mpa18油压/Mpa1套压/Mpa1.23.工艺设计参数抽油机型号CYJ312-4.8-70HB泵径/m

20、0.056冲程/m4.8冲次/mi n-15下泵深度/m1697.14动液面深度/m1545.21产液量/t/d50产油量/t/d25.972泵效/%65.95柱塞冲程/m4.2泵充满度/%82.28泵漏失系数/%98.78悬点取大载荷/kn40.87悬点最小载荷 /kn37.49减速箱最大扭矩/kn.m10.44系统效率/%25.5地面效率/%59.56井下效率/%42.83抽油杆径/mm252219抽油杆长/m016970抽油杆顶部压力最大、最小/MpaMax=107.56Min=98.6273.3防砂工艺设计题干：某疏松砂岩油藏，井深2000m采用177.8mm套管射孔完井。油管内径 5

21、6mm日平均产液量50t/d,含水率为30%该井生产厚度为8.5m,其中隔层厚度 合计为5.5m,地层泥质含量为11%该井生产过程中出砂严重，必须进行防砂作 业，对井口冲出的地层砂进行粒度分析。可得如表 3-7所示的数据。该井采取防沙工艺，请完成以下设计工作：（1）为该井选择合适的防砂工艺并说明依据；（2）对选定的防砂工艺设计主要的施工参数，要求有详细的设计分析步骤 和依据；（3）编写防砂方案优化和施工参数的设计报告。表4-7某井井口冲出砂筛析数据粒径/mm质量分数/%累计质量分数/%0.2850.0210.0210.2129.7099.730.17510.820.530.10718.2738

22、.80.05416.4255.220.032215.0670.280.02597.2477.520.010114.5892.10.0027.4499.54由题可知，该井出砂严重，不进行防砂作业无法进行进一步的生产，因此， 选择筛管砾石充填防砂的方法。工艺特点：（1）持砂效果好，有效期长；（2）适用范围广，适应于出砂严重的井，细砂防砂井和高产井防砂；（3）管外挤压充填有利于改善井底流动结构；（4）成本相对较高。施工过程相对复杂。由井口冲出砂筛析数据表计算出相应的累计质量分数，得到地层砂半对数的 累计分布曲线，如图3-1 :查图 3-1，读取 d250.1600, d400.1000, d500.

23、0669，d75 0.0284, d90 0.0150（ mrh(1)粒度中值d500.0669mm(2)分选系数 Fd25 , 0.1600 2.374Y d75 V 0.0284(3)均匀系数C5=C1.5,不满足相应模型。选择sauder方法。确定砾石粒度中值：4050,砾石直径 0.300.42mm，根据砾石粒径工业标准选择，标准筛目 粒度中值0.36mm渗透率66 m2.套管直径177.8mm径向厚度不低于40mm则由绕丝筛管与套管配合表查 得筛管直径为87mm1 2缝宽 w （一 :）Dgmin 0.15 : 0.20mm23选择0.20mm系列缝宽。（1） lg取2.0, g取

24、1.0，rw 0.244mm管外充填半径为（2）防砂层厚度h 8.5 5.5 3m管外充填砾石量防砂层往下界延伸0.5m后主体筛管长度Ls 8.5 0.5 9.0m井筒环空充填砾石量：取砂比20%排量2.0m3 / min（1）顶替液用量（2）注入时间表3-8筛管砾石充填防砂施工参数地层砂粒 度中值d50/mm0.0669分选系数F2.374均匀系数C6.667砾石粒度 中值D50/mm0.3345砾石直径/mm0.300.42绕丝筛管缝宽/mm0.2管外砾石充填量/m36.0管内砾石充填量/m30.126砂比/%20排量/m3/min2.0顶替度/m330.63施工时间/mi n18.383.4 总结本次采油方