采油课程设计

1、石油工程课程设计（采油工程部分） 目录一、 设计任务二、 基本资料三、 设计计算的说明四、 设计结果五、 参考文献六、 设计小结、体会与建议一、 设计任务自喷采油是最经济的采油方法，但是在油田开发过程中，有些油田经过一定时期的自喷开采后，地层能量逐渐下降而不能保持油井自喷，有些油田则因为原始地层能量低或油稠，一开始就不能自喷。油井不能保持自喷，或虽能自喷但产能过低时，就必须借助人工的能量井行采油。虽能随着采油工艺技术的发展，使用于深井、大产量和较复杂条件的电动潜油泵及水力活塞泵的比例逐渐增加，但游梁式有杆泵抽油仍是世界范围内使用最普遍的人工举升方式，目前我国油田使用游梁式抽油的油井占所有生产井

2、的85以上，全国各油田的产量的60、产油量的75是靠有杆抽油采出的。有杆抽油设备的能耗已占油田总能耗的三分之一左右。可见，有杆泵抽油技术在我国石油开采中占有重要地位。国内为对此都进行了大量的研究，已发展形成了图表法、近似公式计算法、API RP 11L方法及解振动方程的纯数学方法等一些设计方法，这些设计方法的使用对于提高抽油井生产管理水平及优化设计起到了重要作用。有杆泵采油的设计方法相对简单，很容易将抽油机换到其他井上使用，简单有效，现场人员容易操作。可用于小井眼和多层完井的井，可将一口井抽油开采至非常低的压力。通常采用套管排气，以便将气体分离和测液面，有灵活性，当井产量递减时，能使泵排量与油

3、井产能协调；可进行分析；能升举高温抽油；可用天然气或电作动力。腐蚀和结垢容易处理，如果实际电气操作，适于进行油井抽空控制，规格控制，空心抽油杆适用于小井眼完井的井，容易进行抑制剂处理。1.1设计内容 有杆抽油机内容包括：确定油井产量或已知产量下的流压；计算各种载荷并确定系统中各机械设备的类型和规格；确定系统的工作参数。机械设备主要是指抽油机、抽油杆、抽油泵和原动机。抽油机的类型是游梁式还是非游梁式，如选用游梁式抽油机，还需进一步确定是常规式、偏置式、前置式或空气平衡式，此外，还应根据抽油机的负荷及冲程选用或校核减速箱，最后确定出具体的机型。抽油杆是选择首先要确定选用常规钢制抽油杆，还是选用连续

4、抽油杆、空中抽油杆，或其他非金属抽油杆；类型确定后，需进一步确定杆的长度、强度等级及直径；对多级杆应确定选用几种直径每种直径的杆长。在有些产量大的井中，抽油泵的柱塞直径大于油管内径，抽油杆柱下端须装脱接器。这时设计者还需选定脱接器的类型和规格。抽油泵的类型包括管水泵、杆是泵、套管泵以及整筒泵，还是选用衬套泵等等，其次是确定泵的内径、柱塞长度1.2m，柱塞可运动长度3m，配合间隙为1级。原动机的类型和规格，明确是选用异步电动机还是天然气发动机。如果用异步电动机，还需要明确是那一种电机，是Y系列，JO2系列或超高转差率异步电动机；最后确定原动机的具体型号。1.2设计原则要合理地设计有杆抽油系统，应

5、遵循以下几条基本原则：（1） 符合油层及油井的工作条件 所选的抽油设备，应该适应该井或该地区的自然条件和生产条件，诸如气候条件、地表条件、流体物性条件、生产维护条件等等。比如稠油地区，抽油机的选择就应该考虑那些具有较大冲程的变型机种，而抽油泵的选择亦应有应考虑，如泵筒长度能满足抽油机最大冲程长度的要求，泵径不能太小，间隙等级不必太高等等。（2） 能充分发挥油层的生产能力。 所选择的抽油舍设备，应该在其经济寿命期内，能满足油井在开发界限上的最大供液能力，以防止因抽油设备的限制而使油井生产受到影响。具体地讲，就是所选的抽油机须适应其经济寿命期内的油井产液能力，以防止在抽油机主要部件尚未到维修高峰期

6、时，因满足不了油井排液量的需要而过早换型，造成经济损失。对选用的泵、杆来说，须适应一个检泵周期内的油井产能，以防止在泵况良好时因规格过小满足不了排液量和负载的变化需要而提前作业更换。只有这样才能保证油井在合理协调状况下长时期地稳定生产，不出现因更换设备规格而造成的无谓施工或设备的浪费。（3） 设备利用率较高且能满足安全生产的需要。 所选的抽油设备，应在使用周期中的大部分时间内有较高的载荷利用率、扭矩利用率、电机功率以及抽油杆应力利用率等经济技术指标，但油不至于因超负荷而造成设备非寿命损坏。（4） 有较高的系统效率和经济效益。 选用抽油设备应从多方面统筹考虑，尽可能采用先进设备，把高指标、低成本

7、、低消耗统筹考虑，并获得尽可能高的经济效率。二、 基本资料地层平均压力原油饱和压力含水率油层中部深度油管内径原油相对密度地层水相对密度杆柱的使用系数产液指数18MPa8.5MPa601860m62mm0.851.020.94.0m3/dMPa试井产量设计产量泵入口温度GOR油气比标准状况下压力重力加速度声波在抽油杆中的速度频率系数钢材的密度36m3/d36 m3/d8040m3/m30.101MPa9.84980m/s1.157850kg/m3地层平均压力Pr=18MPa 原油饱和压力Pb=8.5MPa 含水率fw=60 油层中部深度H=1860m 油管内径Dti=62mm 原油相对密度1=0

8、.85g/m3地层水相对密度2=1.02g/m3 杆柱的使用系数SF=0.9 产液指数J=4.0m3/(dMPa) 试井产量Qt=36m3/d 设计产量Qx=36m3/d 井口套管压力Pc=0.1MPa 泵入口温度80 GOR（汽油比）40m3/m3 标准状况下压力Psc=0.101MPa 重力加速度g=9.8 声波在抽油杆中的速度a=4980m/s 频率系数Fc=1.15 钢材的密度=7850kg/m3三、 设计计算的说明 3.1设计计算方法随着科学技术的进步，有杆抽油系统的技术计算、校核方法也在不断发展。归结起来设计计算方法大致可分为三类，近似公式计算法、以电模拟计算机工作为基础的API

9、RP 11L所推荐的方法、解振动方程的纯数学方法。在以上三中方法中，近似公式计算法应用方便，但计算误差较大，一般可用于预选有杆抽油系统的校核计算，解振动方法的纯数学方法过于复杂；API方法是在模拟实验得到的，虽然它也是在若干假设基础上得到的，但它比近似公式的计算精度要高，因此，以API RP 11L方法为设计依据介绍有杆抽油系统的设计计算。3.2设计技术步骤由于有杆抽油系统的各个部件是相互联系、共同工作、不可分割的，所以，企图首先完全地确定其中的某一环节，然后在此基础上进行设计计算，一次性地确定出系统的各个部分，在实际中几乎是不可能的，例如，抽油机的负荷决定于泵、杆，而泵、杆的运动有反过来受抽

10、油机的制约。由于上述特点，几十年来虽然有杆抽油系统的设计计算方法在不断发展完善，但基础上都用的是试算法，一般都包括以下几个步骤，即：（1） 确定油井产量或已知产量下的流压；（2） 根据原始要求和条件（Q,H,f等）初选设备及工作参数；（3） 对初选出的系统进行校核设计计算；（4） 将核算结果与原始要求进行对比，如不满足，则需改变初选参数或初选设备，再进行核算，如此进行，直到满足要求为止；由此可见，有杆抽油系统的设计，就是根据邮井的条件和生产动态，使用按物理逻辑关系建立的有关解析表达式，从产能预测开始逐步进行计算，以此选出满足要求的泵、杆、机等抽油设备。四、 设计结果4.1设计在一定总产量下，确

11、定井底流压 Qb=JPr-Pb=4.018-8.5=38m3/d由于0Qtmax Rs=max-mina-min=205.804-59.118247.0588-59.118=0.7805 满足0.5Rsmax Rs=max-mina-min=224.43-52.713243.8157-52.713=0.89856 满足0.5Rsmax Rs=max-mina-min=203.064-59.4839247.2441-59.4839=0.7647 满足0.5Rs1 因而抽油杆柱校核准备S=1.80、N=12、Dp=44.45mm满足要求杆应力利用率 maxa=203.06247.2441=0.8213 有效扬程He He=Hm-Pwf1031g=1860-9100019.8=941.63265 水力功率HPh HPh=QHe1g86400=36941.6326519.886400=3.84496KN电动机输出功率Pi pi=PRHPs=9.5048系统效率 =HPhPi=3.844969.5048=0.4045计算举升效率LE LE=HPhPRHP=3.844966.9076=0.5566计算经济指数EI EI=PPRLPTPPHPLE=58.151520.47446.90760.5566=14