泵效、動液面、流靜壓、斷脫點

1、n 在油田開發(fā)過程中，如油井不能自噴，則必須借在油田開發(fā)過程中，如油井不能自噴，則必須借助機(jī)械的能量進(jìn)行采油。機(jī)械采油是指人為地通過各助機(jī)械的能量進(jìn)行采油。機(jī)械采油是指人為地通過各種機(jī)械從地面向油井內(nèi)補(bǔ)充能量舉油出井的生產(chǎn)方式種機(jī)械從地面向油井內(nèi)補(bǔ)充能量舉油出井的生產(chǎn)方式。目前使用的機(jī)械采油分為有桿泵采油和無桿泵采油。目前使用的機(jī)械采油分為有桿泵采油和無桿泵采油兩種方法。在有桿泵采油中兩種方法。在有桿泵采油中, ,抽油機(jī)井采油是咱們油田抽油機(jī)井采油是咱們油田乃至中石油目前應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械采油方式。乃至中石油目前應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械采油方式。抽油機(jī)井相關(guān)計算抽油機(jī)井相關(guān)計算(一一)尤立紅尤立

2、紅20142014年年4 4月月Page 3目目 錄錄深井泵效率計算深井泵效率計算動液面計算動液面計算其他相關(guān)計算其他相關(guān)計算抽油裝置抽油裝置n抽油泵的工作環(huán)境在抽油泵的工作環(huán)境在井下，它的工作狀態(tài)咱們是井下，它的工作狀態(tài)咱們是看不到的，同時，它在工作看不到的，同時，它在工作中還會受到制造質(zhì)量，安裝中還會受到制造質(zhì)量，安裝質(zhì)量、砂、蠟、水、氣、稠質(zhì)量、砂、蠟、水、氣、稠油等多種因素的影響。那么油等多種因素的影響。那么，抽油泵就不能實現(xiàn)抽油泵就不能實現(xiàn)100%100%工工作作。我們用。我們用“泵效泵效”來表示來表示泵的工作效率。泵的工作效率。Page 5抽油機(jī)井一、泵效一、泵效n 泵效泵效：在抽

3、油井生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。在抽油井生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。%100理QQ：泵效：泵效 % % ； Q Q：實際產(chǎn)液量：實際產(chǎn)液量 m m3 3/d /d ； Q Q理理: :理論排量理論排量 m m3 3/d/d； 抽油桿柱帶動活塞向抽油桿柱帶動活塞向下下運運動。動。P P2 2上上升升，當(dāng)，當(dāng)P P2 2PP3 3時，固定時，固定閥就閥就關(guān)關(guān)閉，當(dāng)閉，當(dāng)P P2 2PP1 1時，游動閥時，游動閥被頂被頂開，開，排液出泵。排液出泵。抽油桿抽油桿 縮短縮短油油 管管 伸長伸長1 1、抽油泵的工作過程示意、抽油泵的工作過程示意 抽油桿柱帶動活塞向抽油桿柱帶動活塞向上上

4、運動。運動。游動閥游動閥關(guān)關(guān)閉，閉，P P2 2隨之隨之降降低，當(dāng)?shù)?，?dāng)P P3 3PP2 2時，固定閥打時，固定閥打開開，吸液進(jìn)泵吸液進(jìn)泵而排液出井。而排液出井。抽油桿抽油桿 伸長伸長油油 管管 縮短縮短卸載卸載加載加載P P1 1P P2 2P P3 3 這樣，柱塞不斷上下運動，吸入凡爾及排出凡爾也這樣，柱塞不斷上下運動，吸入凡爾及排出凡爾也不斷交替關(guān)閉的打開，結(jié)果使油管內(nèi)液面不斷上升，一不斷交替關(guān)閉的打開，結(jié)果使油管內(nèi)液面不斷上升，一直升到井口，排入出油管線。直升到井口，排入出油管線。 抽油泵的工作過程是由三個基本環(huán)節(jié)所組成，即柱塞抽油泵的工作過程是由三個基本環(huán)節(jié)所組成，即柱塞在泵內(nèi)讓出

5、容積，原油進(jìn)泵和從泵內(nèi)排出原油。在泵內(nèi)讓出容積，原油進(jìn)泵和從泵內(nèi)排出原油。 在理想的情況下，泵活塞上在理想的情況下，泵活塞上 、下一個行程所排出的下一個行程所排出的液量等于活塞在泵中所讓出的體積。用公式表式如下：液量等于活塞在泵中所讓出的體積。用公式表式如下： V V活活F F S S光光 DD2 24 4 S S光光式中式中 V V活活- - 一個沖程的排液量一個沖程的排液量 F F - 活塞截面積，活塞截面積，2 2 S S光光- - 活塞的理論沖程（光桿沖程）長度活塞的理論沖程（光桿沖程）長度 D D - 活塞直徑活塞直徑m m2 2、理論排量、理論排量： 光桿沖程：光桿沖程：指抽油機(jī)指

6、抽油機(jī)驢頭由下死點移動到上死點所走驢頭由下死點移動到上死點所走過的距離。（米）過的距離。（米）沖數(shù)：沖數(shù)：是指抽油機(jī)驢頭一分鐘內(nèi)上下往返的次數(shù)，是指抽油機(jī)驢頭一分鐘內(nèi)上下往返的次數(shù)，次分鐘次分鐘 泵的每分鐘的排量為：泵的每分鐘的排量為： V V 分分= =DD2 24 4 S S光桿光桿n n 式中：式中：V V分分-泵的每分鐘排量泵的每分鐘排量 n-n-沖數(shù)，次分沖數(shù)，次分2 2、理論排量、理論排量：泵徑（）泵徑（）3232383844445656707083839595柱塞截面積（柱塞截面積（2 2）8.048.0411.3411.3415.2115.2124.6324.6338.4338

7、.4354.0854.0870.8570.85系數(shù)系數(shù)1.161.161.631.632.192.193.543.545.545.547.797.7910.210.2 泵每日的理論排量泵每日的理論排量V V理理： V V理理= =DD2 24 4S S光光n n 60602424 =1440 =1440 DD2 24 4S S光光n n ( (體積排量體積排量) ) Q Q理理= 1440= 1440DD2 24 4S S光光n n 混混 ( (重量排量重量排量) ) 為了加速對理論排量的計算，將上式簡化為：為了加速對理論排量的計算，將上式簡化為： Q Q理理= = K KS S光光n n 混

8、混 排量系數(shù)排量系數(shù)K K 。它是一個和泵徑有關(guān)的系數(shù)。它是一個和泵徑有關(guān)的系數(shù)。 K K= 1440= 1440DD2 24 4不同泵徑截面積和日排量系數(shù)不同泵徑截面積和日排量系數(shù)2 2、理論排量、理論排量： 某抽油機(jī)井泵徑某抽油機(jī)井泵徑7070mmmm，沖程沖程5 5m m，該井在生產(chǎn)過程中抽油泵泵效該井在生產(chǎn)過程中抽油泵泵效為為7070，要使該井實際產(chǎn)液量達(dá)到，要使該井實際產(chǎn)液量達(dá)到7878m m3 3 / / d d，那么在現(xiàn)有的泵徑和沖程那么在現(xiàn)有的泵徑和沖程組合及泵效前提下，應(yīng)選擇多大的沖次才能滿足產(chǎn)液的需要。組合及泵效前提下，應(yīng)選擇多大的沖次才能滿足產(chǎn)液的需要。3 3、例題、例題

9、： 1 1）計算理論排量）計算理論排量由由=V=V實實/ /V V理理100100可知可知 V V理理 V V實實/ / 78 78 /70%/70%111.4111.4（3 3 / / ）2 2）計算沖次）計算沖次由由V V理理=1440=1440DD2 24 4S S光桿光桿n n 可知可知（4 4 V V理）（理）（ 1440 1440DD2 2 S S光桿光桿）（ 4 4 111.4 111.4） （ 1440 1440. . . .2 2 ）（次分）（次分）答：在現(xiàn)有的泵徑和沖程組合下答：在現(xiàn)有的泵徑和沖程組合下應(yīng)選擇應(yīng)選擇4 4次每分鐘次每分鐘的沖次才能滿足預(yù)計產(chǎn)液量的需要。的沖次

10、才能滿足預(yù)計產(chǎn)液量的需要。解：已知：解：已知：D D70700.0700.070，S S5 5，70%70%，V V實實7878m m3 3 / / d d 求：沖次？求：沖次？通過理論排量和抽油泵泵效公式不難看出：通過理論排量和抽油泵泵效公式不難看出：V V理理= 1440= 1440D D2 24 4S S光桿光桿n n 混合液混合液( (重量排量重量排量) )=V=V實實/ /V V理理1001001 1）在泵效、理論排量計算公式涉及的六個參數(shù)中，只要知道其中四個參數(shù)便在泵效、理論排量計算公式涉及的六個參數(shù)中，只要知道其中四個參數(shù)便可求出任意一個末知數(shù)?？汕蟪鋈我庖粋€末知數(shù)。2 2）利用

11、理論排量公式可選擇抽油井工作制度。利用理論排量公式可選擇抽油井工作制度。3 3）在計算泵效時，油井的實際產(chǎn)液量和理論排量單位必須統(tǒng)一。在計算泵效時，油井的實際產(chǎn)液量和理論排量單位必須統(tǒng)一。4 4）在計算重量排量時，如題中沒給出原油密度，一般情況下均按在計算重量排量時，如題中沒給出原油密度，一般情況下均按 0.86 0.86計算計算。5 5）通過泵效的高低還可以判斷油層的供液能力；判斷油井參數(shù)選擇是否合理通過泵效的高低還可以判斷油層的供液能力；判斷油井參數(shù)選擇是否合理；判斷深井泵的工作狀況。；判斷深井泵的工作狀況。4 4、應(yīng)用、應(yīng)用Page 13目目 錄錄深井泵效率計算深井泵效率計算動液面計算動

12、液面計算其他相關(guān)計算其他相關(guān)計算動液面：動液面：油井正常生產(chǎn)時，所測油套環(huán)形空間內(nèi)的液面深度。油井正常生產(chǎn)時，所測油套環(huán)形空間內(nèi)的液面深度。靜液面：靜液面：油井關(guān)井后，油套環(huán)形空間內(nèi)液面恢復(fù)到靜止（與地層壓力相平油井關(guān)井后，油套環(huán)形空間內(nèi)液面恢復(fù)到靜止（與地層壓力相平衡）后所測得的液面深度。衡）后所測得的液面深度。套壓：套壓：它表示油套管環(huán)形空間內(nèi)油和氣在井口的它表示油套管環(huán)形空間內(nèi)油和氣在井口的 剩余壓力又叫壓縮氣體剩余壓力又叫壓縮氣體壓力。壓力。流壓：流壓：油井正常生產(chǎn)時所測得的油層中部壓力。油井正常生產(chǎn)時所測得的油層中部壓力。靜壓：靜壓：油井生產(chǎn)到某一階段關(guān)井后，待壓力恢復(fù)到穩(wěn)定時所測得

13、的油層中油井生產(chǎn)到某一階段關(guān)井后，待壓力恢復(fù)到穩(wěn)定時所測得的油層中部的壓力。部的壓力。沉沒度：沉沒度：深井泵沉沒在動液面以下的深度。深井泵沉沒在動液面以下的深度。1 1、相關(guān)名詞、相關(guān)名詞2 2、液面的識別、液面的識別波形波形B B是聲波脈沖由井口傳播至回音標(biāo)，又反射到井口記錄下的是聲波脈沖由井口傳播至回音標(biāo)，又反射到井口記錄下的脈沖信號。脈沖信號。波形波形C C是聲波脈沖由井口傳播到液面，再由液面反射到井口記錄是聲波脈沖由井口傳播到液面，再由液面反射到井口記錄下的脈沖信號。下的脈沖信號。波形波形A A是在井口記錄下來的聲波脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號。是在井口記錄下來的聲波脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信

14、號。2 2、液面的識別、液面的識別LeLe表示電磁筆從井口波到液面反射波在記錄紙帶上所走的距離表示電磁筆從井口波到液面反射波在記錄紙帶上所走的距離, ,單位單位mmmm。LsLs表示電磁筆從井口波到音標(biāo)反射波在記錄紙帶上所走的距離，表示電磁筆從井口波到音標(biāo)反射波在記錄紙帶上所走的距離，單位單位mmmm。2 2、液面的識別、液面的識別LsLe波形波形A A為井口波，波形為井口波，波形B B，C C分別為回音標(biāo)、液面反射波形。分別為回音標(biāo)、液面反射波形。b b、c c、d d為油管接箍波形。為油管接箍波形。井口波井口波液面波液面波接箍波接箍波2 2、液面的識別、液面的識別3 3、液面計算方法、液面

15、計算方法 利用聲波在環(huán)形空間中的傳播速度和測得的反射時間利用聲波在環(huán)形空間中的傳播速度和測得的反射時間來計算其位置。來計算其位置。2tL式中：tL液面深度，液面深度，m聲波傳播速度聲波傳播速度，m/s聲波從井口到液面后再返回到井口聲波從井口到液面后再返回到井口 所需要的時間，所需要的時間，s s（1 1）利用回音標(biāo)計算液面深度）利用回音標(biāo)計算液面深度211tL112tL222tL音222tL音21tLtL音12tLLt音3 3、液面計算方法、液面計算方法上式中：上式中：2121ttLL、音液面深度，液面深度，m m音標(biāo)下入深度，音標(biāo)下入深度，m m聲波脈沖自井口至液面、音標(biāo)后，又返回到井口所需

16、要的時間，聲波脈沖自井口至液面、音標(biāo)后，又返回到井口所需要的時間，s s聲波脈沖信號在油套環(huán)形空間中的傳播速度，聲波脈沖信號在油套環(huán)形空間中的傳播速度，m/sm/sLeLs紙eLt 1紙sLt 221ttLL音esLLLL音式中：音L音標(biāo)下入深度音標(biāo)下入深度，m3 3、液面計算方法、液面計算方法油層油層油層中部深度（P流壓）油層中部深度（P靜壓）H沉沒度H動L動H靜L靜4 4、液面折算壓力液面折算壓力如左圖演示：觀察小孔越低，水噴得越急。如左圖演示：觀察小孔越低，水噴得越急。上述實驗表明：液體對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)，壓強(qiáng)上述實驗表明：液體對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)，壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。隨深度的增加而增大。

17、液體壓強(qiáng)的計算公式是：液體壓強(qiáng)的計算公式是： P Pghgh 式中：式中： 為液體密度為液體密度, ,單位用單位用kg/mkg/m3 3; ; g g9.8N/kg;9.8N/kg; h h是液體內(nèi)某處的深度單位用是液體內(nèi)某處的深度單位用m;m; P P為液體壓強(qiáng)為液體壓強(qiáng), ,單位用單位用Pa.Pa.1 1）相關(guān)的知識點）相關(guān)的知識點例例 題題： 某圓柱形容器內(nèi)裝密度某圓柱形容器內(nèi)裝密度0.80.83 3的液體，高度為的液體，高度為120120米，圓柱半徑為米，圓柱半徑為2 2米，求容器底部受到的壓強(qiáng)？米，求容器底部受到的壓強(qiáng)？解：由解：由P Pghgh0.80.8100010009.89.

18、8120120940800940800（）1 1M M10106 6P Pa a所以所以P P94080094080010106 60.94080.9408（MPaMPa）由上式我們可以看出：我們常取由上式我們可以看出：我們常取1010，所以上式中，所以上式中0.80.8* *10001000* *9.89.8* *12012010106 6可以寫成可以寫成0.80.8* *120120100100靜液柱壓力靜液柱壓力= = H H液柱深度液柱深度液體密度液體密度100100 得出結(jié)果的單位為得出結(jié)果的單位為M M。120P P流壓流壓（H H中中- -H H動動） 混混100+ 100+ P

19、 P套套P P靜壓靜壓（H H中中- -H H靜靜） 混混100+ 100+ P P套套油層油層油層中部深度（P流壓）油層中部深度（P靜壓）H沉沒度H動L動H靜L靜2 2）流、靜壓的計算公式）流、靜壓的計算公式 某井油層中部深度為某井油層中部深度為18271827，動、靜液面深度分別為，動、靜液面深度分別為700700和和400400，混合液密度為，混合液密度為0.90.93 3，套壓，套壓1.01.0MPMP，根據(jù)所給數(shù)據(jù)計算該，根據(jù)所給數(shù)據(jù)計算該井流、靜壓。井流、靜壓。解：已知解：已知混混0.90.93 3P P套套1.01.0MPMPH H中中18271827H H動動 700700，H

20、 H靜靜400400 求：求：P P靜？靜？P P流？流？例題例題：由由P P流壓流壓（H H中中- -H H動動） 混混100+ 100+ P P套套 （1827-7001827-700） 0.9 0.9 100 +1.0 100 +1.0 11.14 11.14（ M M） P P靜壓靜壓（H H中中- -H H靜靜） 混混100+ 100+ P P套套 （1827-4001827-400）0.90.9100+ 100+ 1.01.0 13.84 13.84 （ M M）1 1）流壓的大小與油井生產(chǎn)有著直接的關(guān)系，對于自噴井來說：如果流壓的大小與油井生產(chǎn)有著直接的關(guān)系，對于自噴井來說：如果

21、流壓低于井筒液注對井底的回壓，那么油井就要停噴。對于抽油井來流壓低于井筒液注對井底的回壓，那么油井就要停噴。對于抽油井來說：正常生產(chǎn)時，如果井底流壓高，油井生產(chǎn)能力就旺盛。說：正常生產(chǎn)時，如果井底流壓高，油井生產(chǎn)能力就旺盛。2 2）流壓的高低與靜壓有著直接的關(guān)系，靜壓克服滲濾阻力流到井底流壓的高低與靜壓有著直接的關(guān)系，靜壓克服滲濾阻力流到井底的壓力就叫流壓。的壓力就叫流壓。3 3）流壓的大小可通過井口油嘴調(diào)節(jié)，放大油嘴流壓下降，生產(chǎn)壓差流壓的大小可通過井口油嘴調(diào)節(jié)，放大油嘴流壓下降，生產(chǎn)壓差增大，產(chǎn)量增加，但不是無限度的。增大，產(chǎn)量增加，但不是無限度的。啟示：啟示：4 4）對易出砂的井來說，生

22、產(chǎn)壓差增大將使油井出砂加劇，所以在日常管）對易出砂的井來說，生產(chǎn)壓差增大將使油井出砂加劇，所以在日常管理中嚴(yán)禁隨意放大生產(chǎn)壓差采油。理中嚴(yán)禁隨意放大生產(chǎn)壓差采油。5 5）靜壓的大小反映了油層能量的大小，如果注水開發(fā)油田注采比大于）靜壓的大小反映了油層能量的大小，如果注水開發(fā)油田注采比大于1 1，此時目前地層壓力大于原始地層壓力，反之小于原始地層壓力。，此時目前地層壓力大于原始地層壓力，反之小于原始地層壓力。6 6）在流靜壓計算公式中因為流靜壓是靠動液面和靜液面折算求出的，所）在流靜壓計算公式中因為流靜壓是靠動液面和靜液面折算求出的，所以知道了流以知道了流 壓和靜壓同樣可以求出動、靜液面深度；根

23、據(jù)地飽壓差壓和靜壓同樣可以求出動、靜液面深度；根據(jù)地飽壓差和流飽壓差的概念，利用流靜壓計算公式還可折算出脫氣點的位置和流飽壓差的概念，利用流靜壓計算公式還可折算出脫氣點的位置。啟示：啟示：Page 29目目 錄錄深井泵效率計算深井泵效率計算動液面計算動液面計算其他相關(guān)計算其他相關(guān)計算1 1：某注水井油層中部深度為：某注水井油層中部深度為12001200米，關(guān)井米，關(guān)井7272小時后測得的井口壓力小時后測得的井口壓力為為2.42.4MPaMPa求地層靜壓？求地層靜壓？( (注入水密度為注入水密度為1.051.05t t 3 3 ，重力加速度為重力加速度為 1010m m s s2 2) ) 注水

24、井求靜壓：注水井求靜壓：解：解： P P井口井口= =2.42.4 MPaMPa p p液柱液柱= = gh=1.05gh=1.05* *10001000* *1010* *1200 1200 10106 6 =1.05=1.05* *1010* *1200120010103 3 = 12.6 = 12.6 MPaMPa P P靜靜= =P P井口井口+ +P P液柱液柱=2.4 + 12.6 = 15.0=2.4 + 12.6 = 15.0 MPaMPa2 2：某注水井油層中部深度為：某注水井油層中部深度為10001000米，該注水井閘門關(guān)至水表指針不動米，該注水井閘門關(guān)至水表指針不動時的井

25、口油壓為時的井口油壓為3.73.7，求注水井啟動壓力，求注水井啟動壓力( (注入水密度為注入水密度為1.051.05t t 3 3 ，重力加速度為重力加速度為 10 10m m s s2 2) ) 注水井求啟動壓力：注水井求啟動壓力： 解：解： P P井井口口= =3.73.7 MPaMPa P P液柱液柱= = gh=1.05gh=1.05* *10001000* *1010* *1000 1000 10106 6 =1.05 =1.05* *1010* *1000100010103 3 = 10.5 = 10.5 MPaMPa P P啟動啟動= =P P井口井口+ +P P液柱液柱=3.7 + 10.5 =3.7 + 10.5 = 14.2 = 14.2 MPaMPa 3 3：如示功圖顯示，某井抽油桿斷脫，該：如示功圖顯示，某井抽油桿斷脫，該 示功圖中線距橫坐標(biāo)示功圖中線距橫坐標(biāo)1010mmmm，動動力儀力比為力儀力比為2 2KNKNmmmm，抽油桿柱在液體中的質(zhì)量為抽油桿柱在液體中的質(zhì)量為3.624 3.624 kg/mkg/m，試求抽，試求抽油桿斷脫點以上抽油桿的長度？油桿斷脫點以上抽油桿的長度？( (g=9.8m g=9.8m s s2 2) )SP10mm動