抽油杆课程设计报告

抽油杆课程设计报告内容摘要：

2 37 10353HB 三机 100 53 3000 2500 3200 858/,1013/,1200/3 6,9,12 47 Y10353HB 大安 100 53 3450 2580 3380 640/,765/, 890/,1015/3 6,9,12 53 Y10353HB 兰通 100 53 3000 2200 3200 755/,885/,1045/3 6,9,12 59 宝鸡 110 26 2820 2820 3026 780/,922/,1064/ 6,8,12 61 宝鸡 120 53 7925 6553 4295 1074/,1227/,1380/ 8,12 69 二机 120 73 4800 2840 4200 800/,1060/,1209/ 6,8,10 78 Y12574HB 大安 120 74 5600 4000 4640 1000/3,1200/, 1400/,1600/5 3,4,6 83 江汉 140 73 4800 3048 3770 990/,1100/,1200/ 6,8,10 87 Q14573HQ 烟采 140 73 7150 3100 5780 970/4,1060/5 4,5,6 94 1630 大安 160 300 1200 800 2100 600/2,700/,800/3 6,9,12 石油工程抽油井系统设计报告 7 第 3 章 基础理论 抽油井系统设计，就是根据油井条件，选择合适的抽油设备（抽油泵、抽油杆、抽油机及减速箱和电动 机），油井产量和下泵深度是选择抽油设备的基本依据，而油井产能和下泵深度决定于油井产能。 因此要对抽油井进行合理的设计，应将油层到地面看作统一的整体来进行。 井温分布计算 由地面到油层温度是按地温梯度逐渐增加的。 所谓地温梯度，即深度每增加100 米地层温度的升高值。 而在井筒中，由于地层流体不断地向上流动，地层流体便作为热载体将热量不断地携带上来，通过套管、水泥环向地层传导。 因此，井温总是比地温要高。 原油粘度对温度的变化非常敏感，表现为升温降粘特性。 原油越稠，原油随井温变化越显著。 稀油井，原油粘度很小，摩擦 载荷很小，用地温代替井温对设计结果影响不大；而稠油井，由于摩擦载荷很大，不能用地温代替井温，因此井温分布计算对抽油井系统设计非常重要。 地温的计算公式为： mLtt  o39。 地 （ 31） 井筒能量方程为： )()]e x p (1[ 39。 011 1 mLtW LKK qWm ＝ （ 32） 式中： θ —— 油管中距井底 L 位置处原油温度， ℃ ； K1 —— 总传热系数， W/(m℃ ) ； 39。 0t —— 井底原油温度， ℃ ； m —— 地层温度梯度， ℃ /m； 石油工程抽油井系统设计报告 8 1q —— 内热源， W/m。 在同一口井中，地温梯度 m和井底温度 39。 0t 都是不变的，传热系数 K1 则受地层物性和地层热阻、油管环形空间介质及其物性和油井的产量等多种因素的影响，而产量对 K1 的影响较小。 故在一定的地层条件及井筒状况下，也可近似地认为 K1为一常数。 这样，整个井筒的温度分布就只受与油井产量有关的水当量 W 和距井底的距离 L 的影响。 水当量 W 可如下计算： WWOO CMCMW  （ 33） 式中： OM —— 地层油的质量流量， kg/s； WM —— 地层水的质量流量， kg/s； OC —— 地层油的比热， J/（ kg℃ ）； WC —— 地层水的比热， J/（ kg℃ ）； 将已知数据代入方程，可计算出任意深度所对应的油井温度，由此温度便可以计算出处于该深度处原油的粘度，从而可以进一步计算摩擦载荷、选择抽油设备。 根据上式可以计算出任一深度处的 井温和地温值，然后绘制出井温地温分布曲线。 原油粘温关系 将现场实测原油粘温数据通过回归分析，发现原油粘度随温度的变化服从指数规律，可用下式表达： bat10 （ 34） 式中：  —— 原油的动力粘度， MPa•s； t —— 原油的温度， ℃ ； a —— 系数常数； b —— 温度指数。 石油工程抽油井系统设计报告 9 对于不 同区块原油， a 、 b 的取值不同。 井底流压 所谓油井产能，是指油井的生产能力，常用采油指数来衡量。 采油指数是指油井产量随流压的变化率，用公式表示为： wfoo ddpqJ  （ 35） 采油指数大小，反映了油层物性、流体参数、泄油面积以及完井条件对油井产量的综合影响。 （ 1） 对于单相渗流（ PwfPb）， 由于各参数随压力变化很小，可忽略这种变化，流入动态曲线则呈现线性关系，即：  wfroo ppJq  （ 36） （ 2） 对于两相渗流（ br pp  ），流入动态曲线则呈非线性关系，可由沃格尔方程来描述，即： ]0 . [ 2rwfrwfo m a xo  ppppqq （ 37） （ 3) 对于单相与两相组合型（ rbwf ppp  ），则流入动态方程为一分段函数，可由如下一组方程表达： o o r w f w f b( ) ( ) q J p p p p   （ 38） )( ]0 .80 .2[1 bwf2bwfbwfcbo ppppppqqq  （ 39） )(brob ppJq  （ 310） obc Jpq  （ 311） 其中 oJ 是通过试油来确定的： ① 若 PwfPb,则 石油工程抽油井系统设计报告 10  ot est0 r wftestqJ pp  （ 312） ② 若 PwfPb,  o t e s t0 2b w f w frbbb1 0 . 2 0 . 81 . 8qJp p ppppp       （ 313） 根据以上相应的产能计算公式，便可绘制出油井的流入动态曲线。 利用该曲 线，便可确定出设计排量（开发方案或调整方案中给出）所对 应的井底流压 pwf 值，以便进一步根据油井条件确定沉没度，最终确定下泵深度。 当设计排量未知时，可根据油井条件和现场实际，确定出设计排量大小。 确定时，应注意使 q0/q0max 的值具有一个合理水平。 其值越大，油井产量就越高，但井底压力过低将增加举升的难度；反之，液面过高而产量过小，将不能充分发挥出油井产量的作用。 泵吸入口压力 泵吸入口压力是确定下泵深度的重要参数，主要根据设计沉没度来估算。 沉没段油、水混合液的平均密度为： o )1( ff   （ 314） 泵吸入口压力： ghp ss  （ 315） 下泵深度 下泵深度是抽油井系统设计的重要数据，它决定了抽油杆的总长度，并且影响着悬点载荷、冲程损失以及泵效。 下泵深度主要是根据井底流压与泵吸入口压力的差值，应用相应的方法来确定，确定方法主要有三类： 石油工程抽油井系统设计报告 11 (1) 将油、气、水看成是三相，应用相应的相关式来计算； (2) 将油、水处理成液相，这样便应用气、液两相垂直管流理论来计算； (3) 是对于象稠油井气体较少 ,从而可不考虑气体 ,只考虑单相液体进行估算。 确定冲程和冲次 冲程和冲次是确定抽油泵直径 、计算悬点载荷的前提，选择原则为： (1) 一般情况下应采用大冲程较小泵径的工作方式。 这样，即可以减小气体对泵效的影响，也可以降低液柱载荷，从而减小冲程损失。 (2) 如原油比较稠，一般选用大泵径、大冲程和低冲次的工作方式。 (3) 对于连抽带喷的井，则选用高冲次快速抽汲，以增强诱喷作用。 (4) 深井抽汲时，要充分注意振动载荷影响的 S 和 n 配合不利区。 (5) 所选择的冲程和冲次应属于抽油机提供的选择范围之内。 (6) 所选择的的冲程和冲次，应与下面的泵径相互配合，满足设计排量的要求。 对于该井，由于油比较稠，因此将冲程确定为最大值 S=3m，冲次确定为最 小值 n=6 1/min。 所选择的的冲程和冲次，应与下面的泵径相互配合，满足设计排量的要求。 确定泵径 根据设计排量，及上一步确定的冲程、冲次，按照泵的实际排量公式来确定。  SnDQ 41440 2p （ 316） 式中： Q —— 泵的实际排量， m3/d； Dp—— 泵径， m； S —— 光杆冲程， m； n —— 冲次， 1/min； η —— 泵效，小数，取。 石油工程抽油井系统设计报告 12 计算得出 pD = mm，再从抽油泵的规格参数表中选出最为接 近计算值的泵径。 表 37 抽油泵基本参数表 基本泵径 泵的直径 柱塞长度系列 (m) 加长短节长度 (m) 联。