課程設計：抽油井系統(tǒng)設計范文

1、石油工程課程設計東 北 石 油 大 學 課 程 設 計課 程 石油工程課題設計 題 目 抽油井系統(tǒng)設計 院 系 石油工程 專業(yè)班級 學生姓名 學生學號 指導教師 2013 年 月 日35東北石油大學課程設計任務書課程 石油工程課程設計題目 抽油井系統(tǒng)設計專業(yè) 石油工程 姓名 學號 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等1. 設計主要內(nèi)容：依據(jù)已有的基礎數(shù)據(jù)，利用所學的專業(yè)知識，完成抽油井系統(tǒng)從油層到地面的所有相關參數(shù)的計算，最終選出抽油泵、抽油桿、抽油機。 計算出油井溫度分布； 通過回歸分析確定原油粘溫關系表達式； 確定井底流壓； 確定出油井的合理下泵深度； 確定合適的沖程、沖次； 選擇合適的抽油

2、泵； 確定抽油桿直徑及組合； 計算出懸點的最大、最小載荷； 選出合適的抽油機； 編制實現(xiàn)上述內(nèi)容的計算機程序程序。2. 設計基本要求： 要求學生選擇一組基礎數(shù)據(jù)，在教師的指導下獨立地完成設計任務，最終以設計報告的形式完成本專題設計，設計報告的具體內(nèi)容如下： 前沿； 基礎數(shù)據(jù)； 基本理論； 設計框圖和計算機程序； 設計結(jié)果及結(jié)果分析； 結(jié)束語 參考文獻設計報告采用統(tǒng)一格式打印，要求圖標清晰、語言流暢、書寫規(guī)范，依據(jù)充分、說服力強，達到工程設計的基本要求。3. 主要參考資料：李子豐著油氣井桿管柱力學北京：石油工業(yè)出版社，1996葛家理主編油氣層滲流力學北京：石油工業(yè)出版社，1982陳濤平等石油工程

3、.石油工業(yè)出版社，2000完成期限 指導教師 專業(yè)負責人 2013年 2 月 26 日目 錄1 概述 .1 1.1 設計的目的意義.11.2 設計的主要內(nèi)容.22 基礎數(shù)據(jù).3 2.1抽油系統(tǒng)設計基本數(shù).3 2.2原油粘度溫度關系數(shù)據(jù).3 2.3抽油桿基本參數(shù).3 2.4抽油機基本參數(shù).43基礎理論.5 3.1油井產(chǎn)能.5 3.2井溫分布.6 3.3原油粘溫關系.7 3.4泵吸入口壓力.7 3.5下泵深度.8 3.6沖程和沖次.8 3.7確定泵徑.9 3.8懸點載荷計算及抽油桿強度校核方法.9 3.9確定抽油桿直徑及組合.124設計框圖和計算程序.14 4.1設計的基本思路.14 4.2抽油桿

4、柱設計框圖.14 4.3抽油井系統(tǒng)設計的框圖.14 4.4計算機程序.14 4.5 程序運行結(jié)果及程序所調(diào)用文件的數(shù)據(jù).145設計結(jié)果及結(jié)析.15 5.1井溫分布.15 5.2原油粘溫關系.155.3 井底流壓與油井產(chǎn)量關系.165.4下泵深度.175.5 沖程和沖次.175.6選擇抽油泵.175.7抽油桿直徑及組合.175.8懸點最大和最小載荷.175.9計算并校核減速箱扭矩.185.10計算電機功率.185.11選擇合適抽油機型號.18結(jié)束語.19 總結(jié).19 認識.19參考文獻.21附錄.22 附錄1 程序.22 附錄2 抽油桿柱設計框圖.31 附錄3 抽油井系統(tǒng)設計框圖.32 附錄4

5、程序運行結(jié)果.33 附錄5 程序調(diào)用文件數(shù)據(jù).341 概述1.1 設計的目的意義在油田開發(fā)中，采油方法可分為自噴采油和人工舉升采油。當?shù)貙訅毫^高時可采用自噴采油，但隨著壓力的衰減油井產(chǎn)量迅速下降，此時就需要進行人工舉升的方法進行機械采油，機械采油就要利用各種抽油機進行工作。抽油機按是否有梁，可將其分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機。游梁式抽油機按結(jié)構不同可將其分為常規(guī)型和前置型兩類。常規(guī)型抽油機是目前礦場上使用最為普遍的抽油機，其特點是：支架在驢頭和曲柄之間，上下沖程時間相等。 游梁式抽油機抽油系統(tǒng)由抽油泵、抽油桿和抽油機（以下簡稱“三抽”）設備組成?！叭椤痹O備相互協(xié)助完成將地下原油抽提至地

6、面的整個過程。因此“三抽”設備的各自設備對整個系統(tǒng)都至關重要，任一設備出現(xiàn)故障整個系統(tǒng)都會受到影響。 各自的抽油設備都有具體的型號，以適用不同的使用環(huán)境。由于地下環(huán)境錯綜復雜，這就要求抽油系統(tǒng)的各個設備要針對不同的地下環(huán)境制定相對應的型號以協(xié)調(diào)工作。一旦型號選取的不合理，輕者浪費生產(chǎn)資源，重則發(fā)生生產(chǎn)事故延誤生產(chǎn)。 油井的產(chǎn)量與地層的壓力和滲流能力有關，通常地層壓力與井底壓差越大，地層滲流能力越強產(chǎn)量越大，與產(chǎn)量有關的既有抽油泵的泵徑，也有地面抽油機的抽提沖程及沖次。井深越深相應需要更多的抽油桿來連接地面與地下設備，也就相應增加的地面抽油機的載荷，此外還要考慮地層原油在抽提過程對抽油桿的摩擦等

7、因素。綜合以上各種情況，設計一口合理的抽油井系統(tǒng)，不僅要對設備有所了解，還要對地下條件及原油物性有所掌握。 抽油井系統(tǒng)設計是以“三抽”設備作為一個整體，通過理論知識的學習和應用，進而掌握抽油井系統(tǒng)設計方法。具體是根據(jù)油層參數(shù)，了解地下、井筒及地面條件，通過計算算出井底流壓，確定下泵深度，制定合理的抽油泵參數(shù)、抽油桿的配套組合及地面抽油機具體型號參數(shù)，最后利用地溫梯度和原油粘度與溫度關系，考慮不同溫度下原油對抽油桿的抽提阻力及抽油桿自重情況，對抽油桿組合方案及地面抽油機載荷進行核算驗證。通過該專題課程設計的訓練，將使學生熟悉抽油井系統(tǒng)設計過程，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識來解決實際問題的能力，為進行

8、畢業(yè)設計、今后走向工作崗位以及從事科研工作打好堅實的基礎。1.2 設計的主要內(nèi)容根據(jù)已有的地層基礎數(shù)據(jù)，利用專業(yè)所學知識，通過計算及編程，完成抽油井系統(tǒng)從油層到地面的所有相關參數(shù)計算，制定合理的“三抽”設備抽油泵、抽油桿、抽油機的型號及參數(shù)，并通過程序進行可行性及合理性驗證。 設計內(nèi)容主要如下： 計算出油井溫度分布； 通過回歸分析確定原油粘溫關系表達式； 確定井底流壓； 確定出油井的合理下泵深度； 確定合適的沖程、沖次； 選擇合適的抽油泵； 確定抽油桿直徑及組合； 計算出懸點的最大、最小載荷； 選出合適的抽油機； 編制實現(xiàn)上述內(nèi)容的計算機程序程序。2 基礎數(shù)據(jù)2.1 抽油系統(tǒng)設計基本數(shù)據(jù)表2-

9、1抽油系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)井號 cy0050 油層深度(m) 1745 油管內(nèi)徑(mm) 88.9 套管直徑(mm) 190 地溫梯度(/100m) 3.08 井底溫度() 87.8 地層壓力(MPa) 11.77 飽和壓力(MPa) 10.72 傳熱系數(shù)(W/m) 2.51 試井產(chǎn)液(m3/d) 25.1 試井流壓(MPa) 5.48 體積含水率(%) 34.5 原油密度(kg/m3) 989.37 地層水密度(kg/m3) 1000 原油比熱(J/kg) 2284.85 地層水比熱(J/kg) 4604.83 設計沉沒度(m) 211.54 設計排量(m3/d) 25.6 2.2 原油粘度溫度關系

10、數(shù)據(jù)表2-2 原油粘度與溫度關系數(shù)據(jù)原油溫度() 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85粘度(mPa.s) 20433 11637 7032 4459 2942 2007 1408 1012 744 5572.3 抽油桿基本參數(shù)表2-3 抽油桿基本參數(shù)許用應力(N/mm2) 桿直徑(mm) 一級 二級 三級 四級 五級 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 抽油機基本參數(shù)表2-4 抽油機基本參數(shù)序號 抽油機型號 生產(chǎn)廠家 最大載

11、荷(kN) 最大扭矩 游梁前臂(mm) 游梁后臂(mm) 連桿長度(mm) 曲柄半徑/沖程(mm/m) 沖次(1/min) 5 5-1.8-13HF 玉門 50 13 2100 1780 2100 380/0.90,500/1.20, 620/1.50,740/1.80 6,9,1210 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 江漢 60 26 2500 2400 3200 670/1.80,990/2.20,1150/2.50 6,

12、9,1220 8-3-48B 三機 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, 950/2.60,1090/3 6,9,1235 10-3-48HB 寶雞 100 48 3000 2000 3330 570/1.80,745/2.40,895/3 6,9,1237 10-3-53HB 三機 100 53 3000 2500 3200 858/2.10,1013/2.50,1200/3 6,9,1247 Y10-3-53HB

13、大安 100 53 3450 2580 3380 640/1.80,765/2.20, 890/2.60,1015/3 6,9,1253 Y10-3-53HB 蘭通 100 53 3000 2200 3200 755/2.10,885/2.50,1045/3 6,9,1259 11-2.1-26B 寶雞 110 26 2820 2820 3026 780/1.58,922/1.88,1064/2.18 6,8,1261 Q12-3.6-53B 寶雞 120 53 7925 6553 4295 1074/2.85,1227/3.25,1380/3.66 8,1269 Y12-4.8-73HB 二

14、機 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 3,4,683 Y14-4.8-73HB 江漢 140 73 4800 3048 3770 990/3.60,1100/4.20,1200/4.80 6,8,1087 Q14-5-73HQ 煙采 140 73 7150 3100 5780 970/4,1060/5 4,5,694 16-30 大安 160 300 1200 800

15、2100 600/2,700/2.50,800/3 6,9,123 基礎理論在進行抽油井系統(tǒng)設備選取之前，要確定油井產(chǎn)能、下泵深度、井溫分布、原油粘溫關系等參數(shù)，這些參數(shù)對設備選取和系統(tǒng)設計提供重要依據(jù)。3.1 油井產(chǎn)能油井產(chǎn)能就是油井在某個給定生產(chǎn)壓力下的產(chǎn)能。不同生產(chǎn)井壓對應的產(chǎn)能也不一樣，為了體現(xiàn)油井在同等壓差下生產(chǎn)能力的好壞引入了采油指數(shù)Jo這個概念，它表示油井生產(chǎn)能力大小的指標。在單相流體滲流條件下，采油指數(shù)的數(shù)值等于單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)量。Jo值越大表示油井生產(chǎn)能力越強。 公式表示為： （3-1） 采油指數(shù)反映了油層物性、滲流參數(shù)、泄油面積、完井條件等對油井產(chǎn)量的綜合影響。 （1

16、）單相滲流（Pwf>Pb）,油藏中全部為單相液體流動，流入動態(tài)曲線（以下簡稱IPR曲線）呈線性關系： （3-2） （3-3） （2）兩相滲流，當?shù)貙訅毫?lt;Pb時，油藏的驅(qū)動類型為溶解氣驅(qū)，此時整個油藏均處于氣液兩相流動。IPR曲線由直線段變成曲線，可由沃格爾方程來描述 （3-4）此時 （3-5） （3-6）而采油指數(shù) （3-7）式中 qo對應于井底流壓Pwf下的油井產(chǎn)量，m3/d; qb對應于飽和壓力Pb下油井產(chǎn)量，m3/d; qomax油井的極限產(chǎn)量，m3/d; Pwf井底流壓，MPa; Pb飽和壓力，MPa; 平均地層壓力，MPa; Pwftest試井流壓，MPa; qotes

17、t試井產(chǎn)量，m3/d; qc非線性流段產(chǎn)量，m3/d根據(jù)以上產(chǎn)能計算公式，便可針對具體井下條件進行產(chǎn)能計算，利用沃格爾方程繪制出IPR曲線，利用IPR曲線可以確定在設計排量下的井底流壓Pwf值，下一步便可確定油井的下泵深度。3.2 井溫分布 隨著地層深度的增加地層的溫度也在逐漸增加，定義地層深度每增加100米地層溫度的增加值為地溫梯度，采油鉆井計算上可大體視地溫梯度為恒定值。井筒內(nèi)的溫度相對于地層溫度要復雜一些，井筒內(nèi)的溫度既受所在層位的地層溫度影響，同時在生產(chǎn)過程中由于井底的高溫液體向上采出也會帶來熱源。由熱傳導可建立井筒的能量方程 （3-8）式中 油管中L位置處原油的溫度，oC; K1總傳

18、熱系數(shù)，W/(moC); q1內(nèi)熱源，W/m; W水當量，W/oC; t0井底原油溫度，oC; m地層溫度梯度，oC/m; L油管與井底距離，m對于常規(guī)抽油井，井筒內(nèi)沒有加熱源，所以q1=0水當量可由公式 （3-9） 式中 Mf井液質(zhì)量流量，kg/s; Cf井液比熱，W/(goC); Mg氣體質(zhì)量流量，kg/s; Cg氣體的比熱，W/(goC)將已知的設計參數(shù)代入上面方程就可得出任意井深對應的井筒溫度。對于稠油油藏來說，由于稠油粘度較大，計算水當量時可忽略氣體因素。此時便可得到井溫隨井深的關系曲線，有了這條曲線可進一步計算摩擦載荷等問題。3.3 原油粘溫關系 原油的粘度隨溫度的升高而下降，對于

19、稠油來說更是如此，稠油粘度越高對溫度越敏感。其溫度與粘度的關系基本服從指數(shù)關系。 粘溫關系公式 （3-10） 式中 原油的動力粘度，mPas; t原油的溫度，oC; a系數(shù)常數(shù)； b溫度指數(shù)式中的a、b與原油有關，不同區(qū)塊的原油有各自的a、b值，數(shù)值的確定可先根據(jù)目的層原油不同溫度下粘度關系繪制粘溫曲線，利用曲線確定粘溫關系式，有了井溫分布和原油粘溫關系可以為后面的抽油桿設計提供依據(jù)。3.4 泵吸入口壓力 泵吸入口壓力決定著下泵深度，其數(shù)值可由沉沒深度計算出來。 沉沒段液體是由原油及地層水組成，其油水混合物的平均密度可由公式 （3-11）來計算， 式中 混合物的平均密度，kg/m3; 原油的密

20、度，kg/m3; 地層水的密度，kg/m3; 油水混合物的體積含水率，% 然后通過液壓公式得出泵吸入口的壓力Ps （3-12）3.5 下泵深度 下泵深度是抽油井系統(tǒng)設計的重要數(shù)據(jù)，它決定了抽油桿的總長度，并且影響著懸點載荷、沖程損失以及泵效。下泵深度主要是根據(jù)井底流壓與泵吸入口壓力的差值，應用相應的方法來確定。確定方法主要有三類：（1）將油、氣、水看成是三相，應用相應的相關式來計算； （2）將油、水處理成液相，這樣便應用氣、液兩相垂直管流理論來計算； （3）是對于像稠油井氣體較少,從而可不考慮氣體,只考慮單相液體進行估算。本課題設計針對稠油油藏，故采用單相液體計算，利用井底流壓與泵吸入口壓力的

21、差值和井液的平均密度得出泵吸入口與油層距離Hp (3-13)利用油層深度H得到下泵深度Lp (3-14)3.6 沖程和沖次 沖程和沖次是確定抽油泵直徑、計算懸點載荷的前提，選擇原則為：（1）一般情況下應采用大沖程較小泵徑的工作方式。這樣，即可以減小氣體對泵效的影響，也可以降低液柱載荷，從而減小沖程損失。 （2）如原油比較稠，一般選用大泵徑、大沖程和低沖次的工作方式。 （3）對于連抽帶噴的井，則選用高沖次快速抽汲，以增強誘噴作用。 （4）深井抽汲時，要充分注意振動載荷影響的S和n配合不利區(qū)。 （5）所選擇的沖程和沖次應屬于抽油機提供的選擇范圍之內(nèi)。 （6）所選擇的的沖程和沖次，應與下面的泵徑相互

22、配合，滿足設計排量的要求。 在已知各抽油機具體型號參數(shù)情況下，遵循設計以上原則，針對本課題設計油藏特點：稠油油藏，井深較淺。若采用沖程大于3米的抽油機功率上會造成不必要的浪費，所以采用沖程3米沖次6次/分鐘設計組合。3.7 確定泵徑依據(jù)設計排量以及確定的沖程、沖次，按照泵排量公式 (3-15)式中 Q泵的實際排量，m3/d; Dp泵徑，m; S光桿沖程，m; n沖次，1/min; 泵效，一般取0.73.8.懸點載荷計算及抽油桿強度校核方法 (1) 懸點載荷計算在下泵深度及沉沒度不是很大，井口回壓及沖次不是很高的油井內(nèi)，在計算最大和最小載荷時，通?？梢院雎哉駝?、沉沒壓力、井口回壓、液柱慣性產(chǎn)生的

23、懸點載荷，此時，懸點最大和最小載荷可表示為： (3-16) (3-17) 式中 Pmax、Pmin懸點承受的最大和最小載荷； 上沖程中抽油桿柱所受的重力與浮力之差產(chǎn)生的載荷； 下沖程中液柱的重力與對抽油桿的浮力產(chǎn)生的載荷； Iru、Ird上、下沖程中抽油桿產(chǎn)生的最大慣性載荷； Fu、Fd上、下沖程中的最大摩擦載荷。其中 (3-18) 式中 L抽油桿長度，m； 抽油桿材料的密度，kg/m； 抽汲液的密度，kg/m； 抽油桿截面積, m； 抽油泵活塞截面積，m。 游動凡爾孔截面積，m； 抽油機曲柄回旋半徑，m； 抽油機連桿長度，m； 抽油桿與液柱之間的摩擦力，N； 凡爾流量流數(shù)。其中 (3-19)

24、 式中抽油桿柱與液柱之間的摩擦力，N； 井內(nèi)液體的動力粘度，Pa s m油管內(nèi)徑與抽油桿直徑之比，m=dt/dr； dt油管內(nèi)徑，m； dr抽油桿直徑，m； Vmax抽油桿柱最大下行速度，m/s；Vmax可按懸點最大運動速度來計算，當采用簡諧運動模型時，其值為： (3-20)(2) 抽油桿強度校核抽油桿柱在工作時承受著交變負荷，因此，抽油桿受到非對稱循環(huán)應力的作用。其強度條件為： (3-21)式中抽油桿的折算應力； 非對稱循環(huán)疲勞極限應力，與抽油桿的材質(zhì)有關。其中 (3-22) (3-23) 式中循環(huán)應力的應力幅值。(3)計算與校核扭矩曲柄軸處的最大扭矩可采用如下任一公式計算： (3-24)

25、(3-25) (3-26) 式中 曲柄軸最大扭矩，kN m； 光桿沖程，m； 懸點最大載荷，N； 懸點最小載荷，N。三個公式計算最大扭矩，再與該抽油機的許用扭矩進行比較。（4）計算需要的電機功率電機實際輸出的最大功率可如下計算： (3-27) 式中電機實際輸出的最大功率，kW; 曲柄軸最大扭矩，kN m； 沖次，1/min； 傳動效率，取0.9。3.9 確定抽油桿直徑及組合 當下泵深度確定后，抽油桿的總長度便確定下來。下面將進一步確定抽油桿的直徑及組合。抽油桿的直徑及組合是抽油井系統(tǒng)選擇設計的核心內(nèi)容，確定的具體步驟如下：(1) 以抽油泵處為起點。其高度為 (2) 假定一個液柱載荷W10(初值

26、)；(3) 給定最下一級抽油桿直徑(最小直徑)；(4) 設計算段長度H，則該計算段的起點高度和末點高度分別為如果H2>Hp，則令H2=Hp，該段的長度應為：(5) 該計算段的平均高度為，計算該點的溫度和混合物的粘度。(6) 分別計算該計算段的最大載荷與最小載荷(7) 分別計算累積最大和最小載荷： (8) 計算抽油桿的折算應力，進行該段抽油桿強度校核；(9) 如不滿足強度要求，則換次一級抽油桿直徑，返回到步驟(4)重新計算；(10) 如滿足強度要求，則以H1作為下一計算段的起點H0，進行下一段計算；(11) 當H0=Hp時則結(jié)束，否則返回到(3)繼續(xù)計算，直到H0=Hp為止；(12) 校核

27、液柱載荷。如果計算值與假設值的誤差達到精度要求，則計算結(jié)束；如果未達到精度要求，則以計算值作為新的假設值，重新計算。4 設計框圖和計算程序4.1 設計的基本思路 進行有桿泵采油井的系統(tǒng)選擇設計應遵循符合油井及油層的工作條件、充分發(fā)揮油層的生產(chǎn)能力、設備利用率較高、較長的免修期，以及有較高的系統(tǒng)效率和經(jīng)濟效率的原則。 本設計采用C語言，在TuborC環(huán)境下運行，基本思路如下： 編寫子函數(shù)確定以下基本數(shù)據(jù)：（1） 據(jù)油井產(chǎn)能和設計排量確定井底流壓。（2） 根據(jù)油井條件確定沉沒深度和沉沒壓力。（3） 應用多向垂直管流理論或相關式確定下泵高度和下泵深度。（4） 根據(jù)油井條件和設備性能確定沖程和沖次。（

28、5） 根據(jù)設計排量、沖程和沖次以及油井條件選擇抽油泵。（6） 選擇抽油桿，確定抽油桿柱的組合。（7） 選擇抽油機、減速箱、電動機及其他附屬設備。4.2 抽油桿柱設計框圖見附錄2。4.3 抽油井系統(tǒng)設計的框圖見附錄3。4.4 計算機程序見附錄1。4.5 程序運行結(jié)果及程序所調(diào)用文件的數(shù)據(jù)見附錄4和附錄5。 5 設計結(jié)果及結(jié)析5.1 井溫分布通過計算得出井液平均密度為993.037kg/m3,井液比熱為3090.86 W/(goC),井液的質(zhì)量流量為0.2942kg/s,計算出水的當量為909.33，利用熱傳導方程和地溫梯度得出井溫與地溫的分布曲線。圖5-1 井溫與地溫分布曲線5.2 原油粘溫關系

29、由表2-2 原油粘度與溫度關系數(shù)據(jù)繪制成原油粘度與溫度關系曲線圖5-2 原油粘度與溫度關系曲線利用原油粘溫關系公式3-10可以得到公式系數(shù)a=9×1011,b=4.7796,進而確定粘溫關系式。5.3 井底流壓與油井產(chǎn)量關系 通過計算得到油井極限產(chǎn)量qomax=34.136m3/d,利用沃格爾方程（3-4）式列出不同井底流壓下的油井產(chǎn)量表5-1 井底流壓與油井產(chǎn)量關系數(shù)據(jù)表井底流壓（Mpa)0123456油井產(chǎn)量（m3/d)34.1333.3532.1830.6228.6626.3023.55井底流壓（Mpa)7891010.721177井底流壓（Mpa)20.4116.8712.9

30、48.625.110由程序計算得到設計排量下的井底流壓Pwf=5.296MPa,得出IPR曲線圖5-3 IPR曲線5.4下泵深度 經(jīng)計算得出，Lp=1412.34m。5.5 沖程和沖次 選取S=3m, n=6 1/min5.6 選擇抽油泵 選取泵徑為44mm的抽油泵。5.7 抽油桿直徑及組合 經(jīng)程序計算得出組合表5-2 抽油桿直徑及組合項目一級桿二級桿三級桿四級桿直徑，mm16192225長度，m450480320162.345.8 懸點最大和最小載荷 程序計算得出最大最小載荷為Pmax=63.96KN,Pmin=9.92KN。5.9 計算并校核減速箱扭矩 計算得出M=40.53KNm。 抽油

31、機許用扭矩Mmax=48 KNm, Mmax> M, 減速箱扭矩滿足設計要求。5.10 計算電機功率 計算出電機功率N=27.69KW5.11 選擇合適抽油機型號 經(jīng)過以上計算和已知的抽油機型號參數(shù)，選擇寶雞的CYJ10-3-48HB型號的較為合適。 結(jié)束語總結(jié)（1）由于從井底向上抽提高溫井液，井筒的溫度會比同深的地層溫度高些。原油的粘度隨溫度的升高而降低，而且隨著原油粘度的增加這一變化會更明顯。通過不同井深下的井溫關系以及原油粘度與溫度關系，可以得出在不同井深下的原油粘度。井深越深原油粘度越小，離地面越近原油的粘度越高，這就表明井筒中近地表處的抽油桿與原油摩擦阻力越大。 （2）在計算抽

32、油機懸點載荷時，除了考慮抽油桿、抽油泵的自身重力與浮力外，還需考慮抽油桿柱在上下沖程過程中與原油的摩擦阻力，而且這一問題主要體現(xiàn)在下沖程過程，如果原油粘度過大，下沖程速度過快會導致抽油桿柱受力超過極限載荷而發(fā)生彎曲。 （3）通過程序計算得出抽油機的最大載荷Pmax=63.96KN，小于選定型號的額定最大載荷100KN，得出最大扭矩M=40.53KNm，小于額定最大扭矩48KNm，選取設備滿足設計要求。 （4）電動機的功率計算得出是27.69KW，實際選取設備時應稍大于這個數(shù)值。 （5）通過以上計算得出寶雞的CYJ10-3-48HB型號抽油機比較合適。認識 本次課題通過已知地層及設備參數(shù)，通過原

33、理驗證設計出了較合適的抽油井系統(tǒng)。通過此次課題設計，使我對熟悉了抽油井系統(tǒng)的設計流程、采油設備計算編程方法并對一些設備型號、設計參數(shù)有所認識。在抽油井系統(tǒng)中，抽油機、抽油桿、抽油泵三者之間互相配合、互相制約，因此在設計中必須將這些設備能否合理工作經(jīng)行仔細考慮驗證。 在生產(chǎn)井同等條件下，井底壓力越低其產(chǎn)量越大，但并不是生產(chǎn)井底流壓越小越好，隨著井底壓力的下降，尤其是當?shù)貙訅毫π∮陲柡蛪毫螅芙庠谠椭械妮p烴組分將以氣態(tài)形式溢出，這也使得原油的滲流由原來的單相流變成兩相流。由于氣體的流動性能比液體強，將會造成生產(chǎn)油氣比大幅下降，地層壓力迅速下降，另外部分氣體進入空隙的喉道后便滯留在那會進一步降低

34、地層的滲流能力。如果生產(chǎn)過快還會造成油井出砂，加速抽油泵的磨損及增加地面處理費用。因此在確定油井產(chǎn)量前應對油層物性有詳細的了解，生產(chǎn)過程中及時對地層壓力進行補充，使油田生產(chǎn)以持續(xù)穩(wěn)定的狀態(tài)進行。 稠油的粘度隨溫度的升高而迅速下降，因此在稠油生產(chǎn)中應盡量保持生產(chǎn)層位及運輸管道的溫度，這樣既能保證原油的流動能力，又減少輸送成本。 油井在生產(chǎn)過程中，由于抽油桿、油管受力的彈性變形和原油傳導壓力的滯后使得抽油泵的工作效率不可能達到100%，當生產(chǎn)壓力小于飽和壓力原油中混有氣體時，氣體的可壓縮性會是泵效急劇下降，在安裝設備時應考慮在抽油泵上安裝脫氣裝置，并定期對抽油機經(jīng)行工況檢驗，利用示功圖判斷井下抽油

35、泵的工作狀態(tài)。 本次課題針對井深較淺的稠油油藏特點進行設計，其中的一些計算進行了簡化，并在理論上通過了驗證。由于地層及生產(chǎn)環(huán)境的復雜性，本設計在實際應用時還應根據(jù)具體情況進行考慮，如應用條件超出本設計條件則需重新進行設計計算。參考文獻1 王鴻勛，張琪等編采油工藝原理北京：石油工業(yè)出版社，19892 王常斌，鄭俊德，陳濤平編著機械采油工藝原理北京：石油工業(yè)出版社，19983 李子豐著油氣井桿管柱力學北京：石油工業(yè)出版社，19964 胡常忠編稠油開采技術北京：石油工業(yè)出版社，19985 蔣漢青，趙子剛編采油工藝實踐哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1993 6 葛家理主編油氣層滲流力學北京：石油工業(yè)出

36、版社，19827 美KE布朗主編升舉法采油工藝（卷一，卷二）北京：石油工業(yè)出版社，19878 蘇.列平，.尤蘇波夫等著機械采油工藝北京：石油工業(yè)出版社，19819 李曉平，李治平兩相采油指數(shù)與單相采油指數(shù)的關系及其應用石油鉆采工藝1995（3）10 Beggs HDand Brill JP, A Study of Two Phase Flow in Inclined Pipes, JPT May1973 附錄附錄1 程序 #include<math.h> #include<stdio.h> static float X10; static float Y10; floa

37、t A,B; #define g 9.8 #define pi 3.141592654 float H,Dti,Dc,m,T; float Pr,Pb,Kl,Qt,Pwft; float fw,Co,Cw,Ym,Sm,Hs,Q; float cyj20,Pm,Mmax,l; int cch=2,cc=0; static float s5; static int n3; static float r5; float C=90,Pmax,Pmin; static float dr5=16,19,22,25,29; float wenchangfenbu(float L) float tl,W,ql

38、=0;W=Q*fw*Sm/86400*Cw/100+Q*(1-fw/100)*Ym/86400*Co;tl=(W*m/100.0+ql)*(1-exp(-1.0)*Kl*L/W)/Kl+(T-m*L/100.0);return(tl); float nd(float t) float u,uw=1.0,uo; uo=A/pow(t,B); u=uw*fw/100+uo*(1-fw/100)/1000; return(u); float hhmd() float m; m=Sm*fw/100+Ym*(1-fw/100); return(m); float jdly() float qomax,q

39、b,qc,J,Pwf,a; if(Pb<Pwft) J=Qt/(Pr-Pwft); Pwf=-Q/J+Pr; if(Pwft<Pb&&Pb<Pr) J=Qt/(Pr-Pb+Pb/1.8*(1-0.2*(Pwft/Pb)-0.8*pow(Pwft/Pb,2); qb=J*(Pr-Pb); qc=Pb/1.8*J; a=(Q-qb)/qc-1; Pwf=(-0.2+sqrt(0.2*0.2-4*0.8*a)/(2*0.8)*Pb; if(Pr<Pb) qomax=Qt/(1-0.2*(Pwft/Pr)-0.8*pow(Pwft/Pr,2); a=Q/qoma

40、x-1; Pwf=(-0.2+sqrt(0.2*0.2-4*0.8*a)/(2*0.8)*Pr; return(Pwf); float wellPs(float md) float Ps; Ps=md*g*Hs*(1e-6); return(Ps); float pumpHp(float Ps,float Pwf,float Rl) float Hp; Hp=(Pwf-Ps)*1000000/Rl/g; return(Hp); float pumpLp(float Hp) float Lp; Lp=H-Hp; return(Lp); float pumpDp() int i; float Dp; static float a7=32,38,44,57,70,83,95; Dp=sqrt(Q/360/pi/scch/ncc/0.7)*1000; for(i=0;i<6;i+) if(Dp<ai) break; Dp=ai; return(Dp); float BzfqDf(float Dp) float Df; int i; static float b12=19.050,23.813,23.575,31.750,34.925,38.100,42.683,50.800,5