李尚洲采油课设

1、目录第一章 流入动态预测21.1 根据原始数据和设计数据作综合IPR曲线2第二章 多相垂直管流42.1 计算充满程度、下泵深度动液面深度和沉没度的关系42.2 作充满程度、下泵深度动液面深度与沉没度关系曲线92.3 初选下泵深度10第三章 杆泵及其工作参数103.1 由下泵深度和产液量初选抽油机和泵径103.2 确定冲程和冲次123.3 抽油杆柱设计（采用近似等强度组合设计方法）123.4 计算泵效163.5产量校核163.6抽油机校核（最大载荷、扭矩）173.7曲柄轴扭矩计算18第四章 设计结果184.1 作下泵深度与泵效曲线并优选下泵深度184.2 各种功率的计算194.3 确定平衡半径（

2、平衡重）204.4 确定泵型及其间隙等级22参考文献23第一章 流入动态预测1.1 根据原始数据和设计数据作综合IPR曲线（1）基础数据：井深2146m，地层压力17Mpa，油藏温度70，油藏饱和压力12Mpa，套管内径140mm，油管内径62mm，油管外径73mm，地层原油相对密度0.856，地面产出水相对密度为1。标准状况下天然气的相对密度0.7。 生产动态数据：含水率20，井底流压6.26 Mpa，产油量6t/d。 设计数据：含水率37，产油量4t/d，生产气油比87m/t，油压0.8 Mpa，套管压力0.2 Mpa。 由上述数据可知Pwf(test)=6.26MPa<Pb=12M

3、Pa< Pr=17MPa， 所以该井中的流体为油、气、水三相流动。(2) 按产量加权平均,求解采液指数：Pwf(test)=6.26MP<Pb=12MPa,体积含水率20,产油量,则 （3）生产时含水率为37%，产液指数不变，按流压加权平均： （4）总液量与井底流压的关系 当时，此时产液表达式：当时，可求出此时产液表达式： 其中: 采液指数, 纯油产量, 纯水产量, 含水率,小数-由IPR曲线的最大产油量,对应流压的总产液量, 饱和压力下的产液量,(5)由总产液量与流压的关系绘制综合IPR曲线；井底流压1357911131517含水率37%12.6511.6210.429.047.

4、485.743.681.840 油井流入动态曲线第二章 多相垂直管流2.1 计算充满程度、下泵深度动液面深度和沉没度的关系（1） 由设计数据由IPR曲线查的；（2） 计算井筒温度分布 图2-1 井筒温度分布图 (2-1) (2-2) (2-3) (2-4) 则式(2-1)、 (2-2)、 (2-3) 及(2-4)得井筒温度分布计算式如下:（3） 充满程度和沉没度的关系由采油工程手册得1）原油中溶解气油比 则原油中溶解气油比：又 则有 若有余隙影响，则由采油工程原理与设计知： （2-5） （2-6） 充满程度，小数；余隙比，取0.1；泵内气液比，m3/m3地面生产气油比，m3/m3泵内溶解气油比

5、，Rs=Pi, m3/m3溶解气系数m3/(m3·MPa);沉没压力，MPa；体积含水率则由式（2-6）得泵内气液比 又 （2-7）（4）计算下泵深度与沉没度关系 由井底流动压力的计算中油水由于密度差而发生重力分异，使泵吸入口以上的环形空间的液体不含水，吸入口以下的为油水混合物，因此，井底流动压力近似如下： （2-8）即： （2-9）其中： 流压，Mpa； 油层中部深度，m； Lp 泵挂深度，m 沉没度，m； 重力加速度，； 井内气液平均密度，；井内溶有气体密度会小于0.90kg/m3取境内气液平均密度为0.90 吸入口以上环形空间油柱平均密度，； 套压，Mpa注： 1）忽略气柱重量

6、，动液面处压力等于套压；2）此时流体在套管内流动。部分参数的计算： ，把吸入口以上环形空间油柱平均密度看成是纯油的密度；把井内混合物平均密度代入数据化简式（2-9）可得下泵深度与沉没度的关系： =1030.42+0.96hs（5）动液面深度与沉没度关系2.2 作充满程度、下泵深度动液面深度与沉没度关系曲线 由式（2-7）、(2-10)及（2-11)可得出充满程度、下泵深度、动液面深度和沉没度的曲线关系如下：表2-1 充满程度、下泵深度、动液面深度和沉没度关系沉没度m充满程度下泵深度动液面深度m1000.1084141126.421026.422000.2571371222.421022.423

7、000.3789321318.421018.424000.4798821414.421014.425000.5650931510.421010.426000.6379791606.421006.427000.7010331702.421002.428000.7561191798.42998.429000.8046591894.42994.4210000.8477531990.42990.4211000.8862692086.42986.4212000.9208992182.42982.42 图2-3 充满程度与沉没度关系曲线图2-4 下泵深度、动液面深度与沉没度曲线2.3 初选下泵深度根据以上

8、充满程度、下泵深度、动液面深度和沉没度关系曲线选取在2196m井深范围内，初选充满程度最大的沉没度=300m，下泵深度 =1440m，动液面深度=1018m。第三章 杆泵及其工作参数3.1 由下泵深度和产液量初选抽油机和泵径1）在油梁式抽油机（中冲程中）选择图解中由Q=6.23m3/d和 =1587m得交点在区域，其所在区域选用油梁式抽油机型号为：GYJ5-1.8-18F。图3-1 选泵图（2）选择抽油杆和油管尺寸及钢材牌号由GYJ5-1.8-18F，查采油工程手册可知泵径Dp=28mm，可选抽油杆尺寸为22×19mm，油管尺寸为73mm。查阅全国青工第四部分P418表4-1 国产游

9、梁式抽油机技术规范及基本参数得下表：表3-2 机型及参数抽油机型号悬点最大载荷悬点最大冲次悬点最大冲程减速器额定扭矩 CYJ5-1.8-18FP=50KN S=1.8mM=13kN.m3.2 确定冲程和冲次选择抽油机的抽汲工作参数：选最大冲程S=2.1m作为初选冲程，则：因此，求得的正常抽汲方式的工作参数选用Dp=28mm,s=1.8m,n=6次/min。 3.3 抽油杆柱设计（采用近似等强度组合设计方法）所对应的抽油杆直径为22×19。在采油工程（第二版）中推荐：合金钢抽油杆比例为13×87。另外，最大悬点载荷为50KN,光杆最大冲程为1.8m,最大冲次12次,减速箱曲柄

10、轴最大允许扭矩为13KN·m.在设计抽油杆柱时必须满足： （1）抽油杆应具有足够的抗疲劳强度的能力；（2）抽油杆的重量应尽量小。由采油工程手册（上册）P436查得，抽油杆柱有关参数：表3-3 每米抽油杆的质量直径（mm）杆柱截面积（cm²）单位长度的重量（kg/m）192.842.35223.803.14根据前面推荐的比例并经过计算，可得： 直径为22mm杆柱的长度为206.31m，直径为19mm的杆柱长度为1380.69m，各级抽油杆柱在空气中的质量： 在计算时，选择经验公式： （3-1）（因为它可用于中深低速的油井，而且考虑了液柱的动载）对于第一个截面：380杆柱自重

11、=31829.7+6355=38184.7N液柱在柱塞面积上的重力(柱塞面积为6.16 cm²):=6.16×0.0001×1587×9.8×892=8545.72(N) （3-2）=(38184.7+8545.72) ×(1+1.8×6/137) =50414.28(N) （3-3）=(2.84×206.31+3.80×1380.69) ×(7.85-0.9093) × 9.81×0.1-(38184.7×1.8×6²×0.75)/1

12、790=38676（N) （3-5）循环应力的应力幅： （3-6）折算应力： （3-7） <90因此，它满足工程要求。对于第二个截面：284杆柱自重 =31829.7 (N)液柱在柱塞面积上的重力(柱塞面积为):=6.16×0.0001×1587×9.8×892=8545.7(N) =(31829.7+8545.7) ×(1+1.8×6/137) =43558.28(N)=(2.84×1380.69)×(7.85-0.9093) ×9.81×0.1-(31829.7×1.8

13、15;6.0²×0.75)/1790 =25834.3（N)循环应力的应力幅：折算应力： 90因此，它满足工程要求。 由于所用的抽油杆柱设计结果： 表3-4 抽油杆柱设计结果直径（mm）许用应力KMPa杆柱截面积（cm²）单位长度的重量（kg/m）段长m材质19902.842.35206.31普通钢材22903.803.141380.69普通钢材3.4 计算泵效 泵效的一般表达式为： （3-8） 式中：杆、管弹性伸缩对泵效的影响； 泵的充满系数； 泵漏失对泵效影响的漏失系数，此处取1.0;为吸入条件下抽汲液体的体积系数，查地层油体积系数图版可得：=1.2×

14、;(1-0.37)+1×0.37=1.126 关于上式中参数的确定：冲程损失 （3-9） 即 =1.52/1.80.7381（11.126）=59.35%因为设计的井为直井，泵挂深度为1587米，根据国家抽油泵的选择标准选取的泵为底部固定的定井筒杆式泵，其型号为：CYB28RHBC-4.5-0.6-0.3。一般情况下，此型号的泵的理论排量为5m³/d至62m³/d. 因此，它能满足生产要求。3.5产量校核理论产液量: （3-10）实际产量： （3-11） 误差：因此，它能满足工程要求3.6抽油机校核（最大载荷、扭矩）悬点最大载荷： （3-12）= =45442.6

15、(N)应力波在抽油杆柱中的传播速度，=4968 m/s悬点最小载荷= （3-13）代入数据得：=38058.37NC-下冲程动载荷修正系数,一般C=0.850.9即Pmax=45.443kN<50kN，故抽油机满足工程要求。3.7曲柄轴扭矩计算因 ，故最大扭矩 （3-14） 一般抽油机扭矩利用率在40%-80%之间。实际扭矩利用率为第四章 设计结果4.1 作下泵深度与泵效曲线并优选下泵深度表4-1 小组设计结果组员焦志军李尚洲陈振振谢凯飞麻科科陈柯卢俊杰下泵深度，m1440158717571671185019001800泵效，%46.359.3560.6160.6355.8254.315

16、9.63根据图4-1知最优的下泵深度为1772.25m,此时的泵效达最大值63.24%。4.2 各种功率的计算(1). 计算有效（水力）功率： （4-1）有效提升高度： (2). 计算光杆功率光杆功率 （4-2） (3). 计算井下效率 （4-3）(4). 计算电动机输出的实际功率 一般情况下抽油机的效率为80%（除严重的低负荷运转外）。实际输出功率 由采油工程原理与设计132页（3-78）式计算需要电动机的功率，得由采油技术手册（上册）434页表5-34，选用电机型号为YCCH180，其主要性能参数如表4-2所示。表4-2 YCCH180电机主要性能参数转矩形式满载容量kVA满载转速r/mi

17、n转速变化%堵转转矩Nm输出功率KWMM10.2834372126.24.3 确定平衡半径（平衡重） 平衡扭矩计算式： （4-4）（摘自采油机械的设计计算）式中 平衡重所储存的能量； 抽油杆柱在油中的重量，N； 油井中动液面以上，断面积等于柱塞全面积的油柱重，N； S驴头悬点的冲程长度，m。 （4-5） （4-6）=4883N （4-7） =(34365+4883/2)×1.8由抽油机型号CYJ7-2.1-26F可知 表4-3抽油机型号CYJ7-2.1-26F平衡参数a/mm2100b/mm1780c/mm3500r/mm1650结构不平衡重/kN1.2曲柄重心Rc/mm400单块平衡块质量/kg曲柄500、游梁40单块曲柄质量/kg522.5平衡块数量曲柄4、游梁10/kg10251.45kg, /kg23544/kg3924曲柄平衡块重心到曲柄轴的距离；曲柄平衡块重；曲柄本身的重心到曲柄之距离；曲柄自重(两块)；曲柄销至曲柄轴心之距离,称曲柄半径,;抽油机本身的不平衡值,；游梁平衡重,40kg。 （4-8 ） 4.4 确定泵型及其间隙等级 我国标准抽油泵的技术条件规定，柱塞和衬套的配合间隙分为三个等级，如表所示， 计算时我们取三个配合等级的平均间隙值，即取间隙的平均值0.095作依据标准抽油泵的柱塞和衬套的配合间隙等级表表4-4 选