中國(guó)石油大學(xué)采油工程課程設(shè)計(jì)

年4月19日中國(guó)石油大學(xué)采油工程課程設(shè)計(jì)文檔僅供參考采油工程課程設(shè)計(jì)姓名：魏征編號(hào)：19班級(jí)：石工11-14班指導(dǎo)老師：張黎明日期：12月25號(hào)目錄3.1完井工程設(shè)計(jì) 23.1.1油層及油井?dāng)?shù)據(jù) 23.1.2射孔參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化 23.1.3計(jì)算油井產(chǎn)量 33.1.4生產(chǎn)管柱尺寸選擇 33.1.5射孔負(fù)壓設(shè)計(jì) 33.1.6射孔投資成本計(jì)算 43.2有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì) 53.2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 53.2.2繪制IPR曲線 53.2.3根據(jù)配產(chǎn)量確定井底流壓 73.2.4井筒壓力分布計(jì)算 73.2.5確定動(dòng)液面的深度 213.2.6抽油桿柱設(shè)計(jì) 243.2.7校核抽油機(jī) 253.2.8計(jì)算泵效，產(chǎn)量以及舉升效率 263.3防砂工藝設(shè)計(jì) 313.3.1防砂工藝選擇 323.3.2地層砂粒度分析方法 323.3.3礫石尺寸選擇方法 333.3.4支持礫石層的機(jī)械篩管規(guī)格及縫寬設(shè)計(jì)。 333.3.5管外地層充填礫石量估算。 333.3.6管內(nèi)充填礫石量估算 333.3.7攜砂液用量及施工時(shí)間估算 343.3.8防砂工藝方案施工參數(shù)設(shè)計(jì)表 343.4總結(jié) 353.1完井工程設(shè)計(jì)3.1.1油層及油井?dāng)?shù)據(jù)表3-1油層及油井相關(guān)系數(shù)井筒半徑10.0cm邊界半徑150cm井底壓力6.5Mpa邊界壓力16.5Mpa油層有效厚度10m0.5污染厚度25cm污染程度0.3壓實(shí)厚度10mm壓實(shí)度0.1表3-2所對(duì)應(yīng)的相關(guān)參數(shù)序號(hào)射孔槍孔相位角井深地溫地層壓力197324120280095℃29Mpa表3-3射孔槍彈的性能參數(shù)及成本價(jià)格槍型孔徑/mm孔深/mm彈價(jià)/元每孔槍施工價(jià)/元每孔73槍，彈10200131700其它相關(guān)參數(shù)：滲透率0.027，有效孔隙度0.13，泥巖聲波時(shí)差為3.30，原油粘度8.7Mpa/s,原油相對(duì)密度為0.8，體積系數(shù)為1.15。3.1.2射孔參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化（1）計(jì)算射孔表皮系數(shù)和產(chǎn)能比根據(jù)《石油工程綜合設(shè)計(jì)》書(shū)中圖3-1-10和圖3-1-11得=2.1，=22，=0.34。（2）計(jì)算，，，PR1=-0.1+0.0008213PA+0.0093DEN+0.01994PD+0.00428PHA-0.001427+0.20232-0.1147CZH+0.5592ZC-0.0000214PHA2=0.59248PR1=,得=5.03018因?yàn)镾1=Sdp+Sp,因此Sdp=S1-Sp=5.03018-2.1=2.93018因?yàn)镾t=Sdp+Sp+Sd,因此Sd=St-Sdp-Sp=22-2.93018-2.1=16.969823.1.3計(jì)算油井產(chǎn)量q理論===231.73cm3/s=20.02m3/d q實(shí)際=q理論*PR=20.02*0.34=6.81m3/d3.1.4生產(chǎn)管柱尺寸選擇(1)高含水期的日產(chǎn)液量QLQL=q實(shí)際/(1-fw)=6.81/(1-85%)=45.37m3/d(2)泵的理論排量及泵類型的選擇QtL=QL/=45.37/0.6=75.62m3/d采用常規(guī)管式泵，選擇理論排量，按照沖次10每分鐘，沖程為2米，充滿系數(shù)為1進(jìn)行計(jì)算。QtL=1440fp*s*n=得D=0.057m=57.82mm查表3-1-1.因此選用70mm管式泵，油管外徑88.9mm,套管尺寸為。3.1.5射孔負(fù)壓設(shè)計(jì)（1）利用美國(guó)conoco公司計(jì)算方法最小有效負(fù)壓差值的確定=6.414Mpa最大有效壓值的確定=10.952Mpa射孔有校負(fù)壓差的確定因?yàn)?，同時(shí)不考慮產(chǎn)層出砂，因此=0.2*6.414+0.8*10.952=10.00Mpa3.1.6射孔投資成本計(jì)算Y=1700*10+13*24*10=0元將計(jì)算結(jié)果匯總，如下表3-4所示表3-4完井設(shè)計(jì)匯總表序號(hào)PRStSpPR1S1SdpSdq理論190.34222.10.592485.030182.9301816.9698220.02m3/dq實(shí)際fwDpDtDc6.8068m3/d85%60%70mm88.9mm10.9526.41410.0443.2有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)地層中深：2800m，油層溫度：95℃，油層壓力：28Mpa;油管外徑：139mm,套管內(nèi)徑：124mm，油管外徑：89mm，油管內(nèi)徑：76mm;地表恒溫層溫度：16℃，原油密度：850kg/m，水密度：1g/cm3,氣體相對(duì)密度：0.65;原油飽和壓力：3Mpa,體積含水率：40%;井口套壓：1.2Mpa，井口油壓：1Mpa，生產(chǎn)氣油比：20m3/m3;原產(chǎn)液量：30t/d，原生產(chǎn)壓差：6Mpa;抽油機(jī)型號(hào)：CYJ12-4.8-70HB，可造沖程：4.8m、4.2m、3.6m，可造沖次：2/min、3/min、4/min、5/min、6/min;可選泵徑：44mm、56mm，可選桿：19mm、22mm、25mm;桿級(jí)別：D級(jí)，桿強(qiáng)度：810Mpa;電機(jī)額定功率：37kw,最小沉沒(méi)壓力：2.5Mpa。3.2.2繪制IPR曲線已知測(cè)繪點(diǎn)井底流壓，Pb=3Mpa,fw=40%,qtest=30t/d.采油指數(shù)J1的計(jì)算因?yàn)镻wftest>Pb因此最大總產(chǎn)量qtmax則質(zhì)量含水率=0.44因此CD===0.11886=133.998t/d2）已知產(chǎn)量qt,計(jì)算井底流壓取qt=130t/d,則qb<qt<qmax=1.892Mpa因此=1.9395Mpa利用四點(diǎn)法繪制IPR曲線，四點(diǎn)分別為（0,28）、（125,3）（130,1.9395）、（133.998,0）IPR曲線如下圖所示圖3-1IPR曲線3.2.3根據(jù)配產(chǎn)量確定井底流壓配產(chǎn)量50t/d<qb=125t/d則3.2.4井筒壓力分布計(jì)算（1）第一段由井底流壓Pwf向上計(jì)算到熔點(diǎn)壓力處（按深度增量迭代）地面混合液的密度：=910kg/m3估計(jì)井底至泡點(diǎn)壓力深度:泡點(diǎn)壓力處井的深度L=2800-1682=1118m井筒溫度場(chǎng)計(jì)算=69.16℃因此該井段平均溫度為該井段的平均壓力為計(jì)算此段流體的物性參數(shù)原油體積系數(shù)的計(jì)算該段井筒中的壓力高于泡點(diǎn)壓力，因此沒(méi)有氣體析出，則溶解氣油比為，=0.65，=0.85。=322.88=1.1024原油密度=785.27kg/m3c.油水混合物密度=871.16kg/m3d.粘度計(jì)算i.原油粘度：=34.971pa*sZ=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.5044死油的粘度：活油的粘度：=0.6786=0.828ii.水的粘度iii.混合液的粘度計(jì)算壓力梯度液體的質(zhì)量流量雷諾數(shù)：=6527.7絕對(duì)粗糙度：則摩擦阻力系數(shù)：因此垂直管段的壓力梯度：=8528pa/m因此。相對(duì)誤差，符合要求。則泡點(diǎn)壓力深度：。（2）第二段從泡點(diǎn)壓力Pb=3Mpa到泵吸入壓力Pin=2.5Mpa,進(jìn)行計(jì)算由此能夠估算下泵深度。泡點(diǎn)壓力處井的深度：L=2800-1682=1118m1）井筒溫度場(chǎng)計(jì)算=62.52℃因此該井段平均溫度為該井段的平均壓力為計(jì)算此段流體的物性參數(shù)溶解氣油比泡點(diǎn)壓力系數(shù)=0.425<0.7=0.15因此因此b.原油體積系數(shù)的計(jì)算=251.87=1.0702原油密度=807.14kg/m3d.油水混合物密度=883.82kg/m3e.粘度計(jì)算i.原油粘度：Z=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.6538死油的粘度：活油的粘度：=0.7554=0.8765ii.水的粘度iii.混合液的粘度f(wàn).表面張力的計(jì)算i.油，天然氣的表面張力=0.0199N/mii.水，天然氣的表面張力=0.0688N/m=0.0501N/m=0.062N/miii.油水混合物和天然氣的表面張力g.天然氣壓縮因子的計(jì)算因?yàn)镽g<0.7.則=207.0355壓縮因子的初始值設(shè)為1，即z0=1=0.958因此能夠得到因此。h.天然氣密度i.天然氣的粘度=5.3143=123.8842因此=0.0127mpa.s3）計(jì)算壓力梯度氣體的體積流量=28t/d氣體的質(zhì)量流量C.液體的體積流量=d.液體的質(zhì)量流量=0.5826kg/se.總體積流量f.總質(zhì)量流量=0.5847kg/sg.判斷流型因此該段流動(dòng)型態(tài)為泡流。h.有關(guān)泡流的計(jì)算由實(shí)驗(yàn)可得泡狀流的滑脫速度的平均值為0.244m/s一般取。氣相存容比：=0.0297液相真實(shí)速度：

=0.0565m/s平均密度：雷諾數(shù)：=3998.14相對(duì)粗糙度：則摩擦阻力系數(shù)：則摩擦壓力損失：=0.454pa/m=8674.2pa/m則=57.6m相對(duì)誤差，符合要求。地下泵深度：（3）第三段由井口油壓pt=1Mpa向下計(jì)算出泵的排出口壓力設(shè)，初選油管直徑89mm,內(nèi)徑76mm，抽油桿19mm，利用壓力增量迭代。1）井筒溫度場(chǎng)計(jì)算L=983.5m=65.92℃因此該井段平均溫度為該井段的平均壓力為2）計(jì)算此段流體的物性參數(shù)a.溶解氣油比泡點(diǎn)壓力系數(shù)=0.382因?yàn)?.7<<3.448因此因此因此取，則該段不出氣。b.原油體積系數(shù)的計(jì)算=257.44=1.0723c.原油密度=807.34kg/m3d.油水混合物密度=884.34kg/m3e.粘度計(jì)算i.原油粘度：Z=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.7476死油的粘度：活油的粘度：=0.6786=0.8280ii.水的粘度iii.混合液的粘度計(jì)算壓力梯度a.液體的體積流量==0.156m/s雷諾數(shù)：=4720相對(duì)粗糙度：則摩擦阻力系數(shù)：因此垂直管流的壓降梯度為：=8673.76pa/m則=8.53Mpa相對(duì)誤差，符合要求。因此泵的排出口壓力為3.2.5確定動(dòng)液面的深度由泵的吸入壓力2.5Mpa,pc=1.2Mpa,估算動(dòng)液面到泵口的距離為160m，在該段距離內(nèi)由于液體的性質(zhì)變化不大，因此能夠用泵吸入口處的流體性質(zhì)來(lái)近似求解。取溶解氣油比Rs泡點(diǎn)壓力系數(shù):=0.39<0.7因?yàn)?.7<<3.448因此=0.1433由于因此因此（2）原油體積系數(shù)的計(jì)算=222.90=1.0564(3)原油密度=805.25kg/m3=164.74m估算動(dòng)液面深度：=818.76m動(dòng)液面處的壓力為：=1199962pa=1.2Mpa（4）井筒溫度：To=40.47℃

=61.85℃ 因此平均溫度為該井段的平均壓力為因此。計(jì)算標(biāo)況下的天然氣密度：氣柱壓力分布：解方程組因此因此動(dòng)液面深度為827.4m。3.2.6抽油桿柱設(shè)計(jì)（1）選擇抽汲參數(shù)組合泵徑D=56mm，沖程s=4.8m,沖次n=5每分鐘，，，，d1=19mm,qr1=2.3kg/m,(2)懸點(diǎn)最大載荷：=17554.06N（3）抽油桿底部斷面處的壓力（4）懸點(diǎn)最小載荷（5）抽油桿最大許用應(yīng)力取可得=1490>H=983.5m,因此只取一級(jí)桿，桿長(zhǎng)為983.5m。3.2.7校核抽油機(jī)（1）抽油機(jī)型號(hào)：CYJ12-4.8-70HB,電機(jī)的額定功率為【p】=37kw，減速箱最大扭矩【M】=70KN.m。電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算3.2.8計(jì)算泵效，產(chǎn)量以及舉升效率（1）泵效的計(jì)算a.理論排量b.沖程損失系數(shù)計(jì)算=17554.06N油管未錨定：

=0.937。c.充滿系數(shù)的計(jì)算，，此時(shí)。=207.0355因此能夠得到。因此。泵內(nèi)氣液比：泵的充滿系數(shù)：=0.76

d.泵內(nèi)液體的體積系數(shù)：

=1.034e.漏失量的計(jì)算：求動(dòng)力液的粘度：i.死油粘度Z=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.5867ii.活油的粘度：=0.759=0.8773iii.水的粘度因此能夠得到動(dòng)力液粘度為：柱泵初期的漏失量為：

則實(shí)際產(chǎn)量：

存在很大的差距。泵效：（2）舉升效率的計(jì)算：1）光桿功率：2）水力功率：折算液面：=1522.05kw.舉升效率：3)地面舉升效率的計(jì)算：地面效率：泵的漏失系數(shù)：表3-6有桿抽油泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告表設(shè)計(jì)人：魏征設(shè)計(jì)日期：12月30號(hào)1.油井基本數(shù)據(jù)油井深度/m2800油層壓力/Mpa28油層溫度/℃95套管內(nèi)徑/m0.124地面脫氣原油密度/kg/m3850天然氣相對(duì)密度0.65水密度/kg/m31000原油飽和壓力/Mpa3生產(chǎn)氣油比/m3/m320體積含水率/%40地表恒溫層溫度/℃162.原生產(chǎn)數(shù)據(jù)抽油機(jī)型號(hào)CYJ312-4.8-70HB產(chǎn)液量/t/d50產(chǎn)油量/t/d44.689井底流壓/Mpa18油壓/Mpa1套壓/Mpa1.23.工藝設(shè)計(jì)參數(shù)抽油機(jī)型號(hào)CYJ312-4.8-70HB泵徑/m0.056沖程/m4.8沖次/min-15下泵深度/m1697.14動(dòng)液面深度/m1545.21產(chǎn)液量/t/d50產(chǎn)油量/t/d25.972泵效/%65.95柱塞沖程/m4.2泵充滿度/%82.28泵漏失系數(shù)/%98.78懸點(diǎn)最大載荷/kn40.87懸點(diǎn)最小載荷/kn37.49減速箱最大扭矩/kn.m10.44系統(tǒng)效率/%25.5地面效率/%59.56井下效率/%42.83抽油桿徑/mm252219抽油桿長(zhǎng)/m016970抽油桿頂部壓力最大、最小/MpaMax=107.56Min=98.6273.3防砂工藝設(shè)計(jì)題干：某疏松砂巖油藏，井深m,采用177.8mm套管射孔完井。油管內(nèi)徑56mm，日平均產(chǎn)液量50t/d,含水率為30%，該井生產(chǎn)厚度為8.5m,其中隔層厚度合計(jì)為5.5m，地層泥質(zhì)含量為11%，該井生產(chǎn)過(guò)程中出砂嚴(yán)重，必須進(jìn)行防砂作業(yè)，對(duì)井口沖出的地層砂進(jìn)行粒度分析?？傻萌绫?-7所示的數(shù)據(jù)。該井采取防沙工藝，請(qǐng)完成以下設(shè)計(jì)工作：為該井選擇合適的防砂工藝并說(shuō)明依據(jù)；對(duì)選定的防砂工藝設(shè)計(jì)主要的施工參數(shù)，要求有詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析步驟和依據(jù)；編寫(xiě)防砂方案優(yōu)化和施工參數(shù)的設(shè)計(jì)報(bào)告。表4-7某井井口沖出砂篩析數(shù)據(jù)粒徑/mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%0.2850.0210.0210.2129.7099.730.17510.820.530.10718.2738.80.05416.4255.220.032215.0670.280.02597.2477.520.010114.5892.10.0027.4499.543.3.1防砂工藝選擇由題可知，該井出砂嚴(yán)重，不進(jìn)行防砂作業(yè)無(wú)法進(jìn)行進(jìn)一步的生產(chǎn)，因此，選擇篩管礫石充填防砂的方法。工藝特點(diǎn)：

（1）持砂效果好，有效期長(zhǎng)；（2）適用范圍廣，適應(yīng)于出砂嚴(yán)重的井，細(xì)砂防砂井和高產(chǎn)井防砂；（3）管外擠壓充填有利于改進(jìn)井底流動(dòng)結(jié)構(gòu)；（4）成本相對(duì)較高。施工過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。3.3.2地層砂粒度分析方法由井口沖出砂篩析數(shù)據(jù)表計(jì)算出相應(yīng)的累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得到地層砂半對(duì)數(shù)的累計(jì)分布曲線，如圖3-1：查圖3-1，讀取，（mm） 粒度中值分選系數(shù)均勻系數(shù)C5<=C<=10,因此為不均勻砂。3.3.3礫石尺寸選擇方法因?yàn)镃>1.5,不滿足相應(yīng)模型。選擇sauder方法。確定礫石粒度中值：根據(jù)《礫石粒徑工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》選擇，標(biāo)準(zhǔn)篩目40~50，礫石直徑0.30~0.42mm，粒度中值0.36mm,滲透率66.3.3.4支持礫石層的機(jī)械篩管規(guī)格及縫寬設(shè)計(jì)。套管直徑177.8mm，徑向厚度不低于40mm,則由《繞絲篩管