东北石油大学_石油工程_抽油井系统

1、东 北 石 油 大 学 课 程 设 计课 程石油工程课程设计题 目抽油井系统设计院 系石油工程学院专业班级石油工程学生姓名QQQ学生学号XXXXXXX指导教师XXX XXX2016年3月24日东北石油大学课程设计任务书课程 石油工程课程设计题目 抽油井系统设计专业 石油工程 姓名 宫XX 学号 120201150411主要内容、基本要求、主要参考资料等1. 设计主要内容：根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成抽油井系统从油层到地面的所有相关参数的计算，最终选出抽油泵、抽油杆、抽油机。 计算出油井温度分布； 通过回归分析确定原油粘温关系表达式； 确定井底流压； 确定出油井的合理下泵深度；

2、确定合适的冲程、冲次； 选择合适的抽油泵； 确定抽油杆直径及组合； 计算出悬点的最大、最小载荷； 选出合适的抽油机； 编制实现上述内容的计算机程序程序。2. 设计基本要求：要求学生选择一组基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成本专题设计，设计报告的具体内容如下： 概述； 基础数据； 基本理论； 设计框图和计算机程序； 设计结果及结果分析； 结束语； 参考文献。设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规范，论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。3. 主要参考资料：李子丰著油气井杆管柱力学北京：石油工业出版社，1996葛家理主编油气层渗流力学北京：

3、石油工业出版社，1982陈涛平等石油工程.石油工业出版社，2000完成期限 2016.2.24 2015.3.24 指导教师 XX XXX 专业负责人 XXX 2016 年 3 月 24 日目 录第1章 概述11.1 设计的目的意义11.2 设计的主要内容2第2章 基础数据32.1 抽油系统设计基本数据32.2 原油粘度温度关系数据32.3 抽油杆基本参数42.4抽油机基本参数4第3章 基础理论73.1井温分布计算73.2原油粘温关系83.3井底流压83.4 泵吸入口压力93.5 下泵深度103.6 确定冲程和冲次103.7 确定泵径103.8 悬点载荷计算及抽油杆强度校核方法113.9 确定

4、抽油杆直径及组合133.10计算与校核载荷143.11计算与校核扭矩143.12计算需要的电机功率15第4章 设计框图和计算机程序164.1 设计框图164.2 计算机程序16第5章 设计结果及结果分析195.1 井温分布195.2 原油粘温关系195.3 井底流压215.4泵吸入口压力225.5 下泵深度225.6 冲程和冲次235.7 选择抽油泵235.8 抽油杆直径及组合235.9 悬点最大和最小载荷235.10 计算并校核减速箱扭矩245.11 计算电机功率并选择电机245.12 选择出合适的抽油机245.13 程序运行界面24结束语25参考文献26附录127附录227抽油井系统设计第

5、1章 概述1.1 设计的目的意义在油田开发中，采油方法可分为自喷采油和人工举升采油。当地层压力较高时可采用自喷采油，但随着压力的衰减油井产量迅速下降，此时就需要进行人工举升的方法进行机械采油，机械采油就要利用各种抽油机进行工作。抽油机按是否有梁，可将其分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。游梁式抽油机按结构不同可将其分为常规型和前置型两类。常规型抽油机是目前矿场上使用最为普遍的抽油机，其特点是：支架在驴头和曲柄之间，上下冲程时间相等。游梁式抽油机抽油系统由抽油泵、抽油杆和抽油机（以下简称“三抽”）设备组成。“三抽”设备相互协助完成将地下原油抽提至地面的整个过程。因此“三抽”设备的各自设备对整个系统

6、都至关重要，任一设备出现故障整个系统都会受到影响。各自的抽油设备都有具体的型号，以适用不同的使用环境。由于地下环境错综复杂，这就要求抽油系统的各个设备要针对不同的地下环境制定相对应的型号以协调工作。一旦型号选取的不合理，轻者浪费生产资源，重则发生生产事故延误生产。油井的产量与地层的压力和渗流能力有关，通常地层压力与井底压差越大，地层渗流能力越强产量越大，与产量有关的既有抽油泵的泵径，也有地面抽油机的抽提冲程及冲次。井深越深相应需要更多的抽油杆来连接地面与地下设备，也就相应增加的地面抽油机的载荷，此外还要考虑地层原油在抽提过程对抽油杆的摩擦等因素。综合以上各种情况，设计一口合理的抽油井系统，不仅

7、要对设备有所了解，还要对地下条件及原油物性有所掌握。 抽油井系统设计是以“三抽”设备作为一个整体，通过理论知识的学习和应用，进而掌握抽油井系统设计方法。具体是根据油层参数，了解地下、井筒及地面条件，通过计算算出井底流压，确定下泵深度，制定合理的抽油泵参数、抽油杆的配套组合及地面抽油机具体型号参数，最后利用地温梯度和原油粘度与温度关系，考虑不同温度下原油对抽油杆的抽提阻力及抽油杆自重情况，对抽油杆组合方案及地面抽油机载荷进行核算验证。通过该专题课程设计的训练，将使学生熟悉抽油井系统设计过程，培养学生综合运用所学知识来解决实际问题的能力，为进行毕业设计，今后走向工作岗位以及从事科研工作打好坚实的基

8、础。1.2 设计的主要内容根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，通过编程，完成抽油井系统从油层到地面的所有相关参数的计算，最终选出三抽设备抽油泵、抽油杆、抽油机。设计主要内容如下：(1) 计算出油井温度分布；(2) 通过回归分析确定原油粘温关系表达式；(3) 确定井底流压；(4) 确定出油井的合理下泵深度；(5) 确定合适的冲程、冲次；(6) 选择合适的抽油泵；(7) 确定抽油杆直径及组合；(8) 计算出悬点的最大、最小载荷；(9) 选出合适的抽油机；(10) 编制实现上述内容的计算机程序程序。第2章 基础数据抽油井系统杆柱设计所必须的基础数据主要有基础生产数据、原油粘温关系数据、抽油机型参

9、数、抽油杆参数、抽油泵参数。其中，抽油机型、抽油泵这三方面的参数、抽油杆参数、抽油泵参数。其中，抽油机型、抽油杆、抽油泵这三方面的参数均可由采油技术手册（修订本四）查得。2.1 抽油系统设计基本数据基础生产数据是进行抽油井系统设计的基本条件，它包括油井井身结构、油层物性、流体（油、气、水）物性、油井条件，传热性质以及与油井产能有关的试井参数等，详见表2-1。表2-1 抽油系统设计基本数据井号 cy0020 油层深度1595油管内径88.9 套管直径 190 地温梯度 3.29 井底温度81.8 地层压力 11.09饱和压力10.6 传热系数2.93 试井产液28.1 试井流压 4.88 体积含

10、水率 19.5 原油密度 960.05 地层水密度 1000 原油比热2303.49 地层水比热4327.77 设计沉没度204.23 设计排量 27.1 2.2 原油粘度温度关系数据原油粘度是影响摩擦载荷的主要因素，因此原油粘度数据的准确度是影响设计结果合理性的重要参数。原油粘度随温度变化非常敏感，通过对现场实测原油粘温关系数据进行回归分析，可以得到原油粘度随温度变化的关系式。这样，不仅可以提高抽油井系统设计结果的准确度，而且还易于实现设计的程序化。现场可以提供的原油粘温关系数据，如表2-2所示。表2-2 原油粘温关系数据原油温度 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85粘

11、度 1969 1203 775 520 362 259 190 142 109 842.3 抽油杆基本参数表2-3 抽油杆基本参数许用应力(N/mm2) 杆直径(mm) 一级 二级 三级 四级 五级 90 16 19 22 25 29100 16 19 22 25 29120 16 19 22 25 29150 16 19 22 25 29180 16 19 22 25 292.4抽油机基本参数抽油机参数是指常规型游梁式抽油机的型号、结构参数、可以提供的冲程冲次大小。目前已有93种不同型号的常规型抽油机，其型号意义如下：不同型号抽油机的参数可见采油技术手册（修订本四）。这里，以宝鸡产CYJ10

12、-3-48HB型抽油机为例，其有关参数见表2-4。表 2-4 抽油机参数游梁前臂(mm)游梁后臂(mm)连杆长度(mm)曲柄 半径/冲程(mm/m)冲次(1/min)300020003330570/1.80,745/2.40,895/36.0, 9.0, 12.0表2-5 抽油机型号及参数序号 抽油机型号 生产厂家 最大载荷(KN) 最大扭矩 游梁前臂(mm) 游梁后臂(mm) 连杆长度(mm) 曲柄半径/冲程(mm/m) 冲次(1/min) 5 5-1.8-13HF 玉门 50 13 2100 1780 2100 380/0.90,500/1.20, 620/1.50,740/1.80 6,

13、9,1210 5-2.7-26HB 大安 50 26 3210 2100 2137 380/1.10,500/1.50,620/1.90, 740/2.30,860/2.70 6,9,1216 6-2.5-26HB 江汉 60 26 2500 2400 3200 670/1.80,990/2.20,1150/2.50 6,9,1220 8-3-48B 三机 80 48 3000 2500 3200 858/2.10,1013/2.50,1200/3 6,9,1226 8-3-53HB 大安 80 53 3450 2580 3160 670/1.80,810/2.20, 950/2.60,109

14、0/3 6,9,1235 10-3-48HB 宝鸡 100 48 3000 2000 3330 570/1.80,745/2.40,895/3 6,9,1237 10-3-53HB 三机 100 53 3000 2500 3200 858/2.10,1013/2.50,1200/3 6,9,1247 Y10-3-53HB 大安 100 53 3450 2580 3380 640/1.80,765/2.20, 890/2.60,1015/3 6,9,1253 Y10-3-53HB 兰通 100 53 3000 2200 3200 755/2.10,885/2.50,1045/3 6,9,1259

15、 11-2.1-26B 宝鸡 110 26 2820 2820 3026 780/1.58,922/1.88,1064/2.18 6,8,1261 Q12-3.6-53B 宝鸡 120 53 7925 6553 4295 1074/2.85,1227/3.25,1380/3.66 8,1269 Y12-4.8-73HB 二机 120 73 4800 2840 4200 800/2.80,1060/3.80,1209/4.80 6,8,1078 Y12-5-74HB 大安 120 74 5600 4000 4640 1000/3,1200/3.60, 1400/4.30,1600/5 3,4,6

16、83 Y14-4.8-73HB 江汉 140 73 4800 3048 3770 990/3.60,1100/4.20,1200/4.80 6,8,1087 Q14-5-73HQ 烟采 140 73 7150 3100 5780 970/4,1060/5 4,5,694 16-30 大安 160 300 1200 800 2100 600/2,700/2.50,800/3 6,9,12第3章 基础理论抽油井系统设计，就是根据油井条件，选择合适的抽油设备（抽油泵、抽油杆、抽油机及减速箱和电动机），油井产量和下泵深度是选择抽油设备的基本依据，而油井产能和下泵深度决定于油井产能。因此要对抽油井进行合

17、理的设计，应将油层到地面看作统一的整体来进行。3.1井温分布计算由地面到油层温度是按地温梯度逐渐增加的。所谓地温梯度，即深度每增加100米地层温度的升高值。而在井筒中，由于地层流体不断地向上流动，地层流体便作为热载体将热量不断地携带上来，通过套管、水泥环向地层传导。因此，井温总是比地温要高。原油粘度对温度的变化非常敏感，表现为升温降粘特性。原油越稠，原油随井温变化越显著。稀油井，原油粘度很小，摩擦载荷很小，用地温代替井温对设计结果影响不大；而稠油井，由于摩擦载荷很大，不能用地温代替井温，因此井温分布计算对抽油井系统设计非常重要。地温的计算公式为：（3-1）井筒能量方程为：（3-2）式中：油管中

18、距井底位置处原油温度，； 总传热系数，；井底原油温度，；地层温度梯度，/m；内热源，。在同一口井中，地温梯度和井底温度都是不变的，传热系数则受地层物性和地层热阻、油管环形空间介质及其物性和油井的产量等多种因素的影响，而产量对的影响较小。故在一定的地层条件及井筒状况下，也可近似地认为一常数。这样，整个井筒的温度分布就只受与油井产量有关的水当量和距井底的距离的影响。水当量可如下计算：（3-3）式中： 地层油的质量流量，； 地层水的质量流量，； 地层油的比热，； 地层水的比热，。将已知数据代入方程，可计算出任意深度所对应的油井温度，由此温度便可以计算出处于该深度处原油的粘度，从而可以进一步计算摩擦载

19、荷、选择抽油设备。根据上式可以计算出任一深度处的井温和地温值，然后绘制出井温地温分布曲线。 3.2原油粘温关系将现场实测原油粘温数据通过回归分析，发现原油粘度随温度的变化服从指数规律，可用下式表达：（3-4）式中： 原油的动力粘度，； 原油的温度，；系数常数；温度指数。对于不同区块原油，的取值不同。3.3井底流压所谓油井产能，是指油井的生产能力，常用采油指数来衡量。采油指数是指油井产量随流压的变化率，用公式表示为：（3-5）采油指数大小，反映了油层物性、流体参数、泄油面积以及完井条件对油井产量的综合影响。（1） 对于单相渗流，由于各参数随压力变化很小，可忽略这种变化，流入动态曲线则呈现线性关系

20、，即： （3-6）（2） 对于两相渗流（），流入动态曲线则呈非线性关系，可由沃格尔方程来描述，即： （3-7）（3) 对于单相与两相组合型（），则流入动态方程为一分段函数，可由如下一组方程表达： （3-8） （3-9）（3-10）（3-11）其中是通过试油来确定的： 若，则：（3-12） 若，则 ：（3-13）根据以上相应的产能计算公式，便可绘制出油井的流入动态曲线。利用该曲线，便可确定出设计排量（开发方案或调整方案中给出）所对应的井底流压值，以便进一步根据油井条件确定沉没度，最终确定下泵深度。当设计排量未知时，可根据油井条件和现场实际，确定出设计排量大小。确定时，应注意使的值具有一个合理水平

21、。其值越大，油井产量就越高，但井底压力过低将增加举升的难度；反之，液面过高而产量过小，将不能充分发挥出油井产量的作用。3.4 泵吸入口压力泵吸入口压力是确定下泵深度的重要参数，主要根据设计沉没度来估算。沉没段油、水混合液的平均密度为：（3-14）泵吸入口压力：（3-15）3.5 下泵深度下泵深度是抽油井系统设计的重要数据，它决定了抽油杆的总长度，并且影响着悬点载荷、冲程损失以及泵效。下泵深度主要是根据井底流压与泵吸入口压力的差值，应用相应的方法来确定，确定方法主要有三类：(1) 将油、气、水看成是三相，应用相应的相关式来计算； (2) 将油、水处理成液相，这样便应用气、液两相垂直管流理论来计算

22、； (3) 是对于象稠油井气体较少，从而可不考虑气体，只考虑单相液体进行估算。3.6 确定冲程和冲次冲程和冲次是确定抽油泵直径、计算悬点载荷的前提，选择原则为：(1) 一般情况下应采用大冲程较小泵径的工作方式。这样，即可以减小气体对泵效的影响，也可以降低液柱载荷，从而减小冲程损失。(2) 如原油比较稠，一般选用大泵径、大冲程和低冲次的工作方式。(3) 对于连抽带喷的井，则选用高冲次快速抽汲，以增强诱喷作用。(4) 深井抽汲时，要充分注意振动载荷影响的和配合不利区。(5) 所选择的冲程和冲次应属于抽油机提供的选择范围之内。(6) 所选择的冲程和冲次，应与下面的泵径相互配合，满足设计排量的要求。3

23、.7 确定泵径根据设计排量，及上一步确定的冲程、冲次，按照泵的实际排量公式来确定。（3-16）式中： 泵的实际排量，； 泵径，； 光杆冲程，； 冲次，； 泵效，小数，取0.7。表3-1 抽油泵基本参数表基本泵径泵的直径柱塞长度系列(m)加长短节长度(m)联接油管外径(mm)柱塞冲程长度范围(m)理论排量(m3/d)联接抽油杆螺纹直径(mm)公称直径(mm)基本直径(mm)杆式泵3231.80.60.91.21.51.82.10.30.60.948.3, 60.31.26146923.8133238.160.3, 73.01.262011226.9684444.573.01.262713826.

24、9685150.873.01.263517326.9685757.288.91.264422026.9686363.588.91.265425930.163管式泵3231.80.60.91.21.50.30.60.960.3, 73.00.6676923.8133838.160.3, 73.00.661011226.9884444.560.3, 73.00.661413826.9884445.25757.273.00.662222026.9887069.988.90.663332830.1636383101.60.669346730.1639595114.30.6612261334.92532

25、3260.3, 73.00.6676923.813383860.3, 73.00.661012826.988444473.00.661312826.988565673.00.662122026.988707088.90.663332830.1633.8 悬点载荷计算及抽油杆强度校核方法(1) 悬点载荷计算在下泵深度及沉没度不是很大，井口回压及冲次不是很高的油井内，在计算最大和最小载荷时，通常可以忽略振动、沉没压力、井口回压、液柱惯性产生的悬点载荷，此时，悬点最大和最小载荷可表示为：（3-17）（3-18）式中：、 悬点承受的最大和最小载荷，；上冲程中抽油杆柱所受的重力与浮力之差产生的载荷，；下

26、冲程中液柱的重力与对抽油杆的浮力产生的载荷，；、 上、下冲程中抽油杆产生的最大惯性载荷，；、 上、下冲程中的最大摩擦载荷，。其中：（3-19）（3-20） （3-21）（3-22）（3-23）（3-24） 式中： 抽油杆长度，； 抽油杆材料的密度，； 抽汲液的密度，； 抽油杆截面积， ； 抽油泵活塞截面积，； 游动凡尔孔截面积，； 抽油机曲柄回旋半径，； 抽油机连杆长度，； 抽油杆与液柱之间的摩擦力，； 凡尔流量流数，。其中：（3-25）式中： 井内液体的动力粘度，； 油管内径与抽油杆直径之比，； 油管内径，； 抽油杆直径，； 抽油杆柱最大下行速度，。可按悬点最大运动速度来计算，当采用简谐运动

27、模型时，其值为：（3-26） (2) 抽油杆强度校核抽油杆柱在工作时承受着交变负荷，因此，抽油杆受到非对称循环应力的作用。其强度条件为：（3-27）式中： 抽油杆的折算应力； 非对称循环疲劳极限应力，与抽油杆的材质有关。其中：（3-28）（3-29）式中： 循环应力的应力幅值。3.9 确定抽油杆直径及组合当下泵深度确定后，抽油杆的总长度便确定下来。下面将进一步确定抽油杆的直径及组合。抽油杆的直径及组合是抽油井系统选择设计的核心内容，确定的具体步骤如下：(1) 假定一个液柱载荷(初值) ；(2) 以抽油泵处为起点。其高度为：，(3) 给定最下一级抽油杆直径(最小直径)；(4) 设计算段长度，则该

28、计算段的起点高度为，末点高度为：（3-30）如果时，则令，该段的长度应为：（3-31）(5) 该计算段的平均高度为，计算该点的温度和混合物的粘度。(6) 分别计算该计算段的最大载荷与最小载荷。(7) 分别计算累积最大和最小载荷：,（3-32）(8) 计算抽油杆的折算应力，进行该段抽油杆强度校核；(9) 如不满足强度要求，则换次一级抽油杆直径，返回到步骤重新计算；(10) 如满足强度要求，则以作为下一计算段的起点，进行下一段计算；(11) 当时则结束，否则返回到步骤继续计算，直到为止；(12) 校核液柱载荷。如果计算值与假设值的误差达到精度要求，则计算结束，如果未达到精度要求，则以计算值作为新的

29、假设值，重新计算。3.10计算与校核载荷在进行抽油杆直径及组合确定计算结束时，便可得到悬点的最大载荷和最小载荷。再和该抽油机的许用载荷比较，看是否满足载荷要求。3.11计算与校核扭矩曲柄轴处的最大扭矩可采用如下公式计算：（3-33）（3-34）（3-35）式中： 曲柄轴最大扭矩，； 光杆冲程，； 悬点最大载荷，； 悬点最小载荷，。3.12计算需要的电机功率电机实际输出的最大功率可如下计算：（3-36）式中： 电机实际输出的最大功率，； 曲柄轴最大扭矩，； 光杆冲程，； 冲次，； 传动效率，取。第4章 设计框图和计算机程序新投产或转抽的油井，需要合理的选择抽油设备。油井投产后，还必须检验设计效果

30、。当设备的工作状况和油层工作状况发生变化时，还需要对原有的设计进行调整。进行有杆泵采油井的系统选择设计应遵循的原则是：符合油井及油层的工作条件、充分发挥油层的生产能力、设备利用率较高、有较长的免修期，以及有较高的系统效率和经济效益。这些设备相互之间不是孤立的，而是作为整个有杆泵抽油系统相互联系和制约的。因此，应将有杆泵系统从油层到地面，作为统一的系统来进行选择设计，其步骤如下：（1）根据油井产能跟设计排量确定井底流压；（2）根据油井条件确定沉没度、沉没压力；（3）应用多相垂直管流理论或相关式确定下泵高度和下泵深度；（4）根据油井条件和设备性能确定冲程和冲次；（5）根据设计排量、冲程和冲次，以及

31、油井条件选择抽油泵；（6）选择抽油杆，确定抽油杆柱的组合；（7）选择抽油机、减速箱、电动机及其他辅助设备。4.1 设计框图(1) 抽油机井系统设计框图抽油机井系统设计的框图如图4-1。(2) 抽油杆柱设计框图抽油杆柱设计框图如图4-2。4.2 计算机程序计算机程序见附录2。输入基础数据计算温度场分布确定井底流压根据沉没度，确定沉没压力确定泵径确定下泵深度初选抽油机、确定冲程冲次选择抽油杆及组合校核抽油机校核减速箱扭矩校核电机功率打印结果YN结束图 4-1 抽油机系统设计框图假设Wl0H0=Hp,H1=0给dr()赋值Pmax= Wl0+上冲程常量Pmin=下冲程常量给定Hj=0L(j)=0dr

32、= dr(j)H0+H>HH=H- H0L(j)=0dr= dr(j)H1= H0+H= H0+H/2j= j+1计算dPmax=dWr+dIru+dFudPmin=dWr-dIrd-dFdPmax= Pmax+dPmaxPmin= Pmin+dPminPmax= PmaxdPmaxPmin= PmindPminL(j)= H1 H0HNH0= H1H1H计算WlNWl0=（Wl0+ Wl）/2NYY（WlWl0）YYNYY进行下步计算图4-2 抽油杆柱设计框图第5章 设计结果及结果分析5.1 井温分布该井的井温度分布如图5-1所示。由图可知：对于1595 m井深，井底温度为81.8时，

33、井口温度为39。而按地温计算，井口温度则为29.49。井口处的井温大于地温9.51，因此地温代替井温，将会给系统设计带来很大的误差。如图所示，也可见两条曲线相距一定距离，故地温与井温有硬顶差距。图5-1 井温曲线5.2 原油粘温关系原油粘温关系附合：经确定：,。原油粘温关系曲线如图5-2所示。由图象可知，原油的粘度是随温度的升高而下降，表现为升温降粘的特性，而且原油的粘度越高，其随温度升高而下降的幅度就越来越大。从粘温关系曲线可以看出，井筒中任一点处的温度都不相同，将使原油及混合物的粘度变化很大，从而使得各段杆柱的摩擦载荷大不相同。为了使抽油杆柱设计结果更加符合实际，应充分考虑井液粘度的变化情

34、况。图5-2 原油粘温关系图5-3 原油粘温关系处理数据图5.3 井底流压根据已知数据：地层压力饱和压力 试井流压 试井产液将已知数据代人采油指数公式得： 设计排量由：可得：由上式还可以算出各产量下所对应的井底流压（数据见运行结果），从而绘制IPR曲线如图5-4所示。表5-1 井底流压与产量计算表Pwf（MPa）109876（m3/d)6.611.416.520.624.2Pwf（MPa）43210（m3/d)30.3932.8834.6236.136.9图5-4 IPR曲线5.4泵吸入口压力 代入已知数据的：。再根据沉没度，可求得泵吸入口压力5.5 下泵深度这里采用单相估算法。自油层中部到泵

35、吸入口之间的压差： 根据静液柱估算，该压差对应的高度。因此，下泵深度则为：。5.6 冲程和冲次因为需要选择大冲程、低冲次的抽油机，故抽油机的冲程，和冲次为： 所以初选宝鸡10-3-48HB型抽油机。5.7 选择抽油泵由因此按照油井条件试选择泵径为44 mm的杆式抽油泵。5.8 抽油杆直径及组合由cy0020井号运行程序可确定的抽油杆直径及组合如下表：表5-2 抽油杆组合项 目一 级 杆二 级 杆三 级 杆直径mm16.0019.0022.00长度m622.64594.4533.675.9 悬点最大和最小载荷；计算的悬点最大载荷和最小载荷分别为：计算悬点载荷时，抽油杆柱与液柱之间的摩擦发生在下冲

36、程，其摩擦力的方向向上，是稠油井内抽油杆柱下行遇阻的主要原因。并且在高粘度大产量油井内，液体通过游动阀产生的阻力往往是造成抽油杆柱下部弯曲的主要原因，对悬点载荷也会造成不可忽略的影响。5.10 计算并校核减速箱扭矩曲柄轴处的最大扭矩可采用如下任一公式计算：；用第三个公式计算得：由于该抽油机的许用扭矩为 ，故，因此满足扭矩要求。随着井温的增大，最大载荷减小，最小载荷增加 ，扭矩增加。5.11 计算电机功率并选择电机电机实际的最大功率可如下计算：由程序计算得电机最大功率为 实际选择时应选择功率稍大于计算值的电机。5.12 选择出合适的抽油机由计算出的最大扭矩以及最大载荷查抽油机基本参数表，选择宝鸡

37、10-3-48HB型抽油机较为合适。5.13 程序运行界面课程设计程序运行界面：见附录1。 结束语这次抽油机系统课程设计共历时三周，第一周我主要进行的工作是强化设计所必须的理论基础知识，知道了设计要求及目的，结合设计指导书进行相关的基础数据计算，和对基础数据进行处理，用excel进行图表的绘制。计算的过程并不复杂，在自身所学的知识的基础上合理的利用公式，在用excel里面进行制图时也运用到了计算机的基础知识：通过第一周的基础计算，对整个课程设计有了大概的了解，要设计符合油层及油井工作条件的抽油系统，充分发挥油层产能，设备利用效率较高且有较长的免修期，并且具有较高的系统效率和经济效益。第二周是，

38、针对自己的数据特点（如多相流，高粘中深井）抓住主要矛盾，勾勒出了设计框图和关键环节编程草稿，整体分析设计过程中可能遇到的困难及避免程序中不必要的错误，以最大程度上接近最优的设计结果。最后一步是将设计以程序的方式呈现出来，第三周，由于不熟悉编程语言，在同学及老师的建议下，选择C语言作为编程语言。在网上查找相关信息，在同学，指导教师的帮助与指导下，让我从宏观上把握了抽油井系统设计的基本原理与技巧，再通过编写设计报告，整个课程设计的流程又走了一遍，让我对这期间所掌握的知识有了更深刻的认识。这次课程设计，让我知道一个项目的完成不仅需要耐心，细心和相关的专业知识，更离不开老师的悉心指导，在我完成设计之后

39、，在这里特别感谢XX老师和XXX老师的悉心指导！参考文献1 王鸿勋，张琪采油工艺原理M北京：石油工业出版社，19892 王常斌，郑俊德，陈涛平机械采油工艺原理M北京：石油工业出版社，19983 李子丰油气井杆管柱力学M北京：石油工业出版社，19964 胡常忠稠油开采技术M北京：石油工业出版社，19985 蒋汉青，赵子刚采油工艺实践M哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，19936 葛家理油气层渗流力学M北京：石油工业出版社，19827 美KE布朗升举法采油工艺（卷一，卷二）M北京：石油工业出版社，1987附录1课程设计程序运行界面6附录2课程设计（抽油系统组合设计）程序：#include <st

40、dio.h>#include <stdlib.h> #include <math.h>#define PI 3.1415926#define g 9.8float H=1595;/H:油层深度float Do=0.0889; /Do:油管内径float Dt=0.19; /Dt:套管直径float O=0.0329; /O:地温梯度float t0=81.8; /t0:井底温度float Ph=11.09; /Ph:地层压力float Pb=10.6; /Pb:饱和压力float K1=2.93; /K1:传热系数float Q=28.1; /Q:试井产液floa

41、t Pwf=4.88; /Pwf:试井流压float fw=0.195; /fw:体积含水率float Zo=960.05; /Zo:原油密度float Zw=1000;/Zw:水的密度float Co=2303.49; /Co:原油比热float Cw=4327.77; /Cw:地层水比热float Hs=204.23; /Hs:设计沉没度float Qs=27.1; /Qs:设计排量float s=3; /s:抽油机冲程float n=6; /n:抽油机冲次float Ab=0.7; /Ab:抽油机泵效float a=9.99,b=4.18;/excel回归得a,b的值float wend

42、u(float L);float niandu(float T);float liuya();float pingjunmidu();float bengya(float Zp);float bengshen(float Pwfo,float Ps,float Zp);float bengjing();float chouyougan(float Lp,float Zp);float jiaohe();main(void) float Pwfo,Ps,Zp,Lp,Dp; / 设计排量下的井底流压，泵口吸入压力，抽汲液平均密度 ，泵下入深度，泵的直径 Pwfo=liuya();Zp=pingju

43、nmidu(); Ps=bengya(Zp); Lp=bengshen(Pwfo,Ps,Zp); Dp=bengjing(); chouyougan(Lp,Zp);jiaohe();float wendu(float L) float T,q1=0,W,fz;fz=1*Zw*fw/(1*Zw*fw+(1-fw)*Zo);W=(fz*Cw+(1-fz)*Co)*(Q*fz*Zw+(1-fz)*Q*Zo)/(24*60*60);T=(W*O+q1)/K1*(1-exp(-K1/W*L)+t0-O*L;return (T);float niandu(float T) float u;/原油动力粘度u

44、=pow(10,a)/pow(T,b);/粘度公式return(u);float liuya()float qmax,Pwfo;qmax=Q/(1-0.2*Pwf/Ph-0.8*pow(Pwf/Ph,2);printf("最大排量:%f m3/dn",qmax);Pwfo=(-0.2/Ph+pow(pow(0.2/Ph,2)-(4*0.8)/pow(Ph,2)*(Qs/qmax-1),0.5)/2/0.8*pow(Ph,2);printf("设计排量下的井底流压：%f MPan",Pwfo);return(Pwfo);float pingjunmidu(

45、) float Zp; Zp=Zo*(1-fw)+Zw*fw; return(Zp);float bengya(float Zp) float Ps; Ps=Zp*g*Hs/pow(10,6); printf("泵吸入口压力:%f MPan",Ps);return(Ps);float bengshen(float Pwfo,float Ps,float Zp) float Lp; Lp=H-(Pwfo-Ps)*pow(10,6)/g/Zp; printf("下泵深度:%f mn",Lp); return (Lp);/确定泵径float bengjing(

46、) float Dp; Dp=pow(Qs/(360*PI*s*n*Ab),0.5); printf("泵径:%f mn",Dp); return (Dp);/悬点载荷计算及抽油杆强度校核float chouyougan(float Lp,float Zp)int i,j;float W1,W10,H0,H1,dH,Have,Flv,L5,t,u,dWr,dIru,dWrd; /井内液体的动力粘度float Pmax,Pmin,dPmax,dPmin,dFu,dIrd,dFd,dFrl;/Pmax,Pmin：最大最小载荷，dIru，dIrd：上下冲程中的最大惯性载荷的增量 /dFu，dFd：上下冲程中的最大摩擦载荷的增量,dFrl:抽油杆住与液柱之间的摩擦力的增量 /Wr1：上冲程中抽油杆所受的的重力所产生的载荷，/Wl1：下冲程中液柱的重力与对抽油杆的浮力产生的载荷，float Zrod=7850,r=0.895,l=3.33,uf=0.2;/Zrod:抽油杆的密度