采油課程設(shè)計(jì)2012年

1、石油生產(chǎn)工程課程設(shè)計(jì)名稱：類：學(xué)號：中國石油大學(xué)(北京)2012年xx月xx日列表I .設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù).1二.具體設(shè)計(jì)和計(jì)算階段.2(2.1)根據(jù)測試點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算IPR曲線.2(2.2) wellbore多相管道流量計(jì)算. 4(2.3)懸掛點(diǎn)載荷和抽油桿設(shè)計(jì)計(jì)算.12(2.4)抽油機(jī)校核計(jì)算.17(2.5)泵效率計(jì)算.17(2.6)提升效率計(jì)算.20三.設(shè)計(jì)計(jì)算總結(jié)果表格.21四。課程設(shè)計(jì)摘要.22首先，給定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井深度：2000 9210=2920m套管內(nèi)徑：0.124m油層靜壓：2750/1001.2=35.04MPa油層溫度：90恒溫層溫度：16地面脫氣油粘度：30mPa.s油相對密

2、度：0.84氣體相對密度：0.76水相對密度：1.0油飽和壓力：10MPa含水量：0.4壓縮：0.5MPa液壓：1 MPa氣油比生產(chǎn)：50m3/m3產(chǎn)地(測試點(diǎn)):30t/d原始井底流壓(測試點(diǎn)):12Mpa抽油機(jī)型號：CYJ10353HB分配生產(chǎn)：50t/d泵直徑：44mm(生產(chǎn)低，泵直徑變更為56mm，38mm)筆劃：3m沖洗：6rpm柱塞和套筒徑向間隙：0.3mm沉沒壓力：3MPa馬達(dá)額定功率：37千瓦二、設(shè)計(jì)計(jì)算階段2.1油井流入動(dòng)態(tài)計(jì)算油井流入動(dòng)力學(xué)表明了油井產(chǎn)量與井底流動(dòng)壓力的關(guān)系，反映了底水為該井提供油的能力。在單個(gè)井中，IPR曲線表示油層的工作特性。因此，它是確定油井合理工作方

3、式的依據(jù)，也是分析油井動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)油井流入動(dòng)態(tài)計(jì)算是利用Petro bras方法Petro bras方法計(jì)算集成IPR曲線的本質(zhì)基于含水量的純油IPR曲線和水IPR曲線的加權(quán)平均值。計(jì)算測試地點(diǎn)的生產(chǎn)指數(shù)時(shí)的生產(chǎn)加權(quán)平均值。預(yù)測產(chǎn)量時(shí)流動(dòng)壓力引起的加權(quán)平均數(shù)。(1)液體指數(shù)計(jì)算、和飽和壓力和存儲壓力等測試點(diǎn)是已知的。=30/(35.04-12)=1.3/(d.Mpa)(2)特定生產(chǎn)下的流動(dòng)壓力Pwf=j()=1.3 x(35.04-10)=32.55t/d=32.55 1.3*10/1.8=39.77t/d-油IPR曲線的最大油產(chǎn)量。在0q到q=10 t/d的情況下，p=15.754ma同

4、樣，q=20 t/d，P=13.877 MpaQ=30 t/d，P=12.0 Mpa在Qq中，q=50 t/d由流動(dòng)壓力加權(quán)平均值導(dǎo)出。P=f 0.125(1-f)P-1=8.166Mpa同樣，q=60t/d，P=5.860 Mpa在Qq中，Q=71t/d，P=2.233 Mpa摘要井底流動(dòng)壓力與產(chǎn)量的關(guān)系列表如下。Pwf/Mpa15.74713.87312.010.08.1665.8602.233Q/(t/d)10203040.653506071油井流入的動(dòng)態(tài)曲線如下圖所示。圖1油井IPR曲線2.2井筒多相流動(dòng)計(jì)算井筒多相流動(dòng)壓力梯度方程Wellbore多相管道流的壓力梯度包括克服重力所需的

5、壓力勢能、加速度引起的流體增加動(dòng)能以及管路上的流體摩擦損失。數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：gsin v/d*是多相混合物的密度。v是多相混合物的流速。f是多相混合物的摩擦阻力系數(shù)。d是管道直徑。p是壓力。h是深度。g是重力加速度。是傾角的余角。井筒多相管道流量計(jì)算包括兩部分：(1)從井到泵入口向上計(jì)算。(2)油管從井到泵出口向下計(jì)算。1)底部向上計(jì)算到泵入口，泵深度Lp計(jì)算。使用深度增量迭代方法首先估計(jì)迭代深度。此設(shè)計(jì)使用重復(fù)一次的方法，以減少工作量。計(jì)算井筒多相管道流時(shí)，首先計(jì)算井筒溫度場、流體物理參數(shù)，然后使用Orkiszewski方法確定流型，執(zhí)行壓力梯度計(jì)算，最后計(jì)算深度增加和底泵深度Lp。以深度增

6、量重復(fù)的步驟：假設(shè)井底流壓為12Mpa，壓力減小為0.2mpa估計(jì)其深度增量=40米，即深度為1960米。井溫關(guān)系可以計(jì)算89.96 的井溫。平均壓力和溫度：=(90 89.96)/2=89.98。平均壓力=11.9 Mpa。按平均壓力和平均溫度計(jì)算的流體的物理參數(shù)是溶解油-氣體比率r=71.31。原油體積系數(shù)B=1.25原油密度p=739.00油水混合物的密度P=843.40；死油粘度=6.537 * 10；活性油粘度=3.318 * 10；水的粘度=3.263 * 10；液體的粘度=3.296 * 10；天然氣的壓縮系數(shù)z=0.9567天然氣密度90.70。上述單位是世界單位。流動(dòng)模式由上

7、述流體物性參數(shù)確定。不同流類型下的總和計(jì)算方法不同，因此，要實(shí)現(xiàn)此目的，必須首先在計(jì)算中確定流樣式。此方法的四種流類型的拆分限制見表1。表1流動(dòng)模式限制流類型邊界限制泡沫類分段塞流越過渡船霧流動(dòng)其中=1.071-0.7277和0.13(對于0.13，=0.13)；=50 36；=75 84()。該段的壓力大于飽和壓力的值，因此該段的流型是純流。計(jì)算該段的壓力梯度。壓力梯度計(jì)算公式：=843.40；=計(jì)算該段的管道長度(深度差值)。比較一步計(jì)算和步估計(jì)。如果差異超過允許范圍，則使用新值作為估計(jì)值，重復(fù) 計(jì)算，使計(jì)算和估計(jì)值之間的差異在允許范圍內(nèi)。此過程僅重復(fù)一次。2)向上和向下計(jì)算到泵出口，以計(jì)

8、算泵出口壓力PZ。壓力增量迭代方法首先用于估算迭代壓力。同樣，也可以只重復(fù)一次以減少工作量。計(jì)算井筒多相管道流時(shí)，首先計(jì)算井筒溫度場、流體物理參數(shù)，然后使用Orkiszewski方法確定流型，執(zhí)行壓力梯度計(jì)算，然后計(jì)算壓力增量和泵出風(fēng)口壓力PZ。以壓力增量重復(fù)的步驟知道所有點(diǎn)(地板或頂部)的壓力，然后選擇適當(dāng)?shù)纳疃乳g隙(管道可以分為n段)。估計(jì)與計(jì)算間隔相對應(yīng)的壓力增加。計(jì)算部分的總和和流體特性參數(shù)。壓力梯度計(jì)算相應(yīng)的壓力增量計(jì)算比較壓力增加的估計(jì)值和計(jì)算值，如果兩者之間的差異不在允許范圍內(nèi)，則將計(jì)算值用作新的估計(jì)值，并重復(fù)步驟 ，使兩者之間的差異在允許范圍內(nèi)。計(jì)算與段落底部相對應(yīng)的深度和壓力

9、在開始壓力下重復(fù)步驟 ，直到每個(gè)段的累積深度等于或大于管道長度，計(jì)算下一段的深度和壓力。1.5.3氣液兩相垂直管流計(jì)算的Orkiszewski方法采用Orkiszewski方法設(shè)計(jì)井筒多相流動(dòng)計(jì)算。Orkiszewski方法建議的四種流類型為氣泡流、分段塞流、過渡流和環(huán)形霧流。如圖1所示。處理過渡流圖案時(shí)使用插值方法。計(jì)算漿液壓力梯度時(shí)，必須考慮氣體相對液體分布關(guān)系。給出了各流動(dòng)類型的存儲容量和摩擦損失計(jì)算方法。圖1氣液混合物流動(dòng)類型(Orkiszewski)1.壓降公式和流動(dòng)類型分隔限制正如前面的垂直管道流動(dòng)能量方程所示，壓降是摩擦能量損失、勢能變化和動(dòng)能變化的總和?？梢灾苯釉跇邮?2-36

10、)中創(chuàng)建多個(gè)垂直管道流的壓力降公式。(26)樣式-壓力，pa；-摩擦損失梯度，pa/m；-深度，m；-重力加速度，m/S2；-混合物密度，kg/m3；-混合物速度m/s動(dòng)能項(xiàng)目只有在霧流情況下才有明顯的意義。發(fā)生霧流時(shí)，氣體體積流比液體體積流大得多。根據(jù)氣體定律，動(dòng)能變化可以表示為：(27)中-管道循環(huán)橫截面積，m2；-流體的總質(zhì)量流量，kg/s；-氣體體積流量，m3/s可以將格式(27)替換為格式(26)，清理后，可以使用：(28)型式-管段壓降計(jì)算，pa；-計(jì)算管路段的深度差異，m；-計(jì)算管路段的平均壓力，Pa。每個(gè)流類型的總和計(jì)算方法不同，下面對每個(gè)流類型進(jìn)行了說明。(1)氣泡流動(dòng)平均密

11、度中-氣存儲容量比率(氣體含量)，計(jì)算管段的氣體體積與管段體積之比；-計(jì)算管段液體體積與管段體積之比的液體存儲容量比率(保留率；-氣體、液體和混合物的密度，kg/m3。氣象存儲容量是通過滑動(dòng)速度計(jì)算的。滑動(dòng)速度定義為氣象流速和液體流速之間的差異?？山鉀Q：中-滑速度，通過實(shí)驗(yàn)確定，m/s；，-氣相和液體的表面流速，m/s通過液體計(jì)算氣泡摩擦損失梯度：中摩擦阻力；-液體實(shí)際流速，m/s摩擦阻力系數(shù)根據(jù)管道壁的相對粗糙度和液體雷諾數(shù)確定圖2。液體雷諾數(shù)：中液體粘度、油、水混合物未乳化時(shí)，建議體積加權(quán)平均值，Pa.s。圖2(2)漿液混合物的平均密度(34)中液分布系數(shù)；-滑動(dòng)速度，m/s滑動(dòng)速度可以使

12、用Griffith和Wallis建議的公式計(jì)算。(35)(3)過渡流過渡流的混合物平均密度和摩擦梯度首先由分段塞流和霧流分別計(jì)算，然后使用插值方法確定其值。(36)(37)按樣式的、和、分段塞和霧流計(jì)算的混合物密度和摩擦漸變。(4)霧流霧流混合物密度計(jì)算公式與氣泡流相同。因?yàn)闆]有霧流的氣液相對運(yùn)動(dòng)速度，所以滑動(dòng)速度接近霧，基本上不滑動(dòng)。所以(38)摩擦梯度是連續(xù)的氣象，即(39)中-氣體表觀流速，m/s霧流摩擦系數(shù)可在圖2中確定，具體取決于氣體雷諾數(shù)和液膜的相對粗糙度。使用其他流類型計(jì)算壓力斜度的步驟與前面介紹的摩擦損失系數(shù)方法基本相同，不同之處在于在計(jì)算混合密度和摩擦之前，必須根據(jù)流類型限制確定流類型。圖3是Orkiszewski方法的計(jì)算流程圖。圖3 Orkiszewski方法計(jì)算流框圖2.3懸點(diǎn)載荷和抽油桿的設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)抽油桿設(shè)計(jì)的一般方法，請參閱采油工程設(shè)計(jì)與原理。設(shè)計(jì)方法更復(fù)雜的原因之一是桿柱的最大、最小荷載和桿長度不是線性關(guān)系。例如，在考慮抽油桿彈性時(shí)，懸掛點(diǎn)載荷、桿柱摩擦?xí)r，懸掛點(diǎn)載荷公式和桿長度不是線性關(guān)系。第二是因?yàn)闂U、管環(huán)空氣壓力分布取決于桿直徑，而桿柱設(shè)計(jì)為使用桿、管環(huán)空氣壓力分布。由于綜合課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，這里提供了簡化柱設(shè)計(jì)的方法。如果暫時(shí)指定了桿、管環(huán)的壓力分布，而不管油水兩相、摩擦?xí)r的壓力分布，桿柱的最大和最小載荷公式使用以下與桿增