采油工程課程設(shè)計(jì)--有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　采油工程課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言4</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)內(nèi)容5

2、</b></p><p><b>　　（一）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)5</b></p><p>　?。ǘ┥a(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)5</p><p><b>　　（三）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)5</b></p><p>　?。ㄋ模┰O(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟5</p><p>　　二、流入動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)6</p

3、><p>　?。ㄒ唬└鶕?jù)原始生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算采液指數(shù)6</p><p>　　（二）IPR曲線的繪制7</p><p>　?。ㄈ┯稍O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和IPR曲線計(jì)算井底流壓和動(dòng)液面8</p><p>　　三、工作參數(shù)的確定10</p><p>　　（一）作充滿程度與下泵深度（沉沒度）關(guān)系曲線10</p>&l

4、t;p>　　（二）初選下泵深度12</p><p>　?。ㄈ┯僧a(chǎn)液量和下泵深度選擇抽油機(jī)和泵徑13</p><p>　?。ㄋ模┐_定沖程和沖次14</p><p>　?。ㄎ澹┏橛蜅U柱設(shè)計(jì)14</p><p>　　（六）計(jì)算泵效：19</p><p>　?。ㄆ撸┊a(chǎn)量校核21</p><

5、;p>　?。ò耍┏橛蜋C(jī)校核22</p><p><b>　　（九）結(jié)論23</b></p><p>　　四、最優(yōu)泵效與下泵深度選擇23</p><p>　?。ㄒ唬┯僧a(chǎn)液量和下泵深度選擇抽油機(jī)和泵徑24</p><p>　?。ǘ┐_定沖程和沖次24</p><p>　?。ㄈ┏橛蜅U柱

6、設(shè)計(jì)25</p><p>　?。ㄎ澹┯?jì)算泵效29</p><p>　?。┊a(chǎn)量校核30</p><p>　?。ㄆ撸┏橛蜋C(jī)校核31</p><p><b>　?。ò耍┙Y(jié)論32</b></p><p><b>　　五、總結(jié)33</b></p><

7、p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　采油工程是油田開采過程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過生產(chǎn)井和注入井對(duì)油藏采取的各項(xiàng)技術(shù)措施的總稱。作為一門綜合應(yīng)用學(xué)科，它所研究的是可經(jīng)濟(jì)有效地作用于油藏，以提高油井產(chǎn)量和原油采收率的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計(jì)方法及實(shí)施技術(shù)。有桿泵采油包括游梁

8、式抽油機(jī)井有桿泵采油和地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油，它們都是用抽油桿將地面動(dòng)力傳遞給井下泵。前者是將抽油機(jī)懸點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過抽油桿傳遞給井下柱塞泵；后者是將井口驅(qū)動(dòng)頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過抽油桿傳遞給井下螺桿泵。</p><p>　　有桿抽油系統(tǒng)包括油層、井筒流動(dòng)、機(jī)-桿-泵和地面出油管線到油氣分離器。有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是選擇機(jī)、桿、泵、管以及抽汲參數(shù)，并預(yù)測(cè)其工況指標(biāo)，使整個(gè)系統(tǒng)高效而安全地工作。設(shè)計(jì)原則是以油藏供液能力為依據(jù)

9、，以油藏與抽油設(shè)備的協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)，最大限度地發(fā)揮設(shè)備和油藏潛力，使抽油系統(tǒng)高效而安全地工作。有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)是采油工程中的重要組成部分。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過有桿泵抽油系統(tǒng)的原始生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)確定合理的下泵深度和最高的泵效；熟練的掌握設(shè)計(jì)的主要過程、步驟以及所涉及的個(gè)個(gè)參數(shù)的計(jì)算。同時(shí)該設(shè)計(jì)包括制作IPR曲線；計(jì)算井底流壓和動(dòng)液面；作充滿程度與下泵深度關(guān)系曲線；初選下泵深度

10、由下泵深度和產(chǎn)液量初選抽油機(jī)和泵徑；確定沖程和沖次；抽油桿柱設(shè)計(jì)；計(jì)算泵效；產(chǎn)量校核；計(jì)算最大最小載荷、曲柄軸扭矩，抽油機(jī)校核；確定機(jī)桿泵及其工作參數(shù)。</p><p>　　進(jìn)行此次設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)我們正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。加深我們對(duì)所學(xué)課程的理解和掌握，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析和解決問題的初步能力。通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，訓(xùn)練并提高我們?cè)诓殚嗁Y料

11、、理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等方面的能力，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)必須制定教學(xué)大綱，明確課程設(shè)計(jì)的目的、要求和內(nèi)容</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┗A(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　井深2146m，地層壓力17MPa，油藏溫度70℃，飽和壓力12MPa，套管內(nèi)

12、徑140mm，油管內(nèi)徑62mm，油管外徑73mm，地面原油相對(duì)密度0.856，地面產(chǎn)出水相對(duì)密度1，標(biāo)況下天然氣相對(duì)密度0.7。</p><p><b>　?。ǘ┥a(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　體積含水20%，井底流壓6.26MPa，產(chǎn)油量6t/d。</p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></

13、p><p>　　體積含水50%，產(chǎn)油量4t/d，生產(chǎn)氣油比87m3/t，油壓0.8MPa，套壓0.2MPa。</p><p>　?。ㄋ模┰O(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟</p><p>　　1.根據(jù)原始生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作IPR曲線。</p><p>　　2.又設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和IPR曲線計(jì)算井底流壓和動(dòng)液面。</p><p>　　3.作充滿程

14、度與下泵深度（沉沒度）關(guān)系曲線。</p><p><b>　　4.初選下泵深度。</b></p><p>　　5.由下泵深度和產(chǎn)液量初選抽油機(jī)和泵徑。</p><p>　　6.確定沖程和沖次。</p><p><b>　　7.抽油桿柱設(shè)計(jì)。</b></p><p><b

15、>　　8.計(jì)算泵效。</b></p><p>　　9.產(chǎn)量校核，不滿足時(shí)調(diào)整沖程和沖次返回第6或4步。</p><p>　　10.計(jì)算最大最小載荷、曲柄軸扭矩，抽油機(jī)校核，不滿足返回第4步</p><p>　　11.確定機(jī)桿泵及其工作參數(shù)</p><p><b>　　二、流入動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)</b></p

16、><p>　　油井流入動(dòng)態(tài)是指油井產(chǎn)量與井底流動(dòng)壓力的關(guān)系，它反映了油藏向該井供油的能力。表示產(chǎn)量與流壓關(guān)系的曲線稱為流入動(dòng)態(tài)曲線（Inflow Performance Relationship Curve）,簡(jiǎn)稱IPR曲線。</p><p>　?。ㄒ唬└鶕?jù)原始生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算采液指數(shù)</p><p>　　采油指數(shù)是一個(gè)反應(yīng)油層性質(zhì)、厚度、流體參數(shù)、完井條件及瀉油面積等

17、與產(chǎn)量之間的關(guān)系的綜合指標(biāo)，其數(shù)值等于單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量，有了采油指數(shù)就可以在對(duì)油井進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)預(yù)測(cè)不同產(chǎn)量時(shí)的井底流壓，另外還可以研究油層參數(shù)</p><p>　　已知： =17Mpa，=12Mpa，6.26 MPa, fw =0.2, Q(test) =6t/d</p><p>　　ro =0.856, rg=0.7</p><p>　　因?yàn)椋? 6.

18、62 MPa=12MPa=17Mpa，所以，由下式</p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　因此推出采液指數(shù)的表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　上式中： （2-2）

19、 </p><p>　　-----對(duì)應(yīng)流壓時(shí)的總產(chǎn)液量；</p><p>　　----下純油IPR曲線的產(chǎn)油量；</p><p>　　---- 下水IPR曲線的產(chǎn)水量；</p><p><b>　　----含水率;</b></p><p>　?。ǘ㊣PR曲線的繪制</p>&

20、lt;p>　　Petrobras提出了一種計(jì)算三相流動(dòng)IPR曲線的方法，Petrobras方法計(jì)算綜合IPR曲線的實(shí)質(zhì)是按含水率取純油IPR曲線和水IPR曲線的加權(quán)平均值。當(dāng)已知測(cè)試點(diǎn)計(jì)算采液指數(shù)時(shí)，可按產(chǎn)量加權(quán)平均；當(dāng)預(yù)測(cè)產(chǎn)量或流壓時(shí)，可按流壓加權(quán)平均。</p><p>　?。?）已知原始生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：fw = 20%,Qo = 6t∕d</p><p><b>　　所以

21、：</b></p><p><b>　　流壓與產(chǎn)量的關(guān)系</b></p><p>　　產(chǎn)液量與流壓的關(guān)系曲線</p><p><b>　　IPR曲線（圖1）</b></p><p>　?。?）已知設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：fw = 50%,Qo = 4t∕d</p><p>&l

22、t;b>　　所以： ，</b></p><p><b>　　流壓與產(chǎn)量的關(guān)系</b></p><p>　　產(chǎn)液量與流壓的關(guān)系曲線（圖2）</p><p>　　. </p><p><b>　　IPR曲線</b>

23、</p><p>　?。ㄈ┯稍O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和IPR曲線計(jì)算井底流壓和動(dòng)液面</p><p>　　由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：fw = 50%, Qo = 4t∕d</p><p><b>　　，</b></p><p>　　查IPR流入流出動(dòng)態(tài)曲線圖可知： Pwf =5.53 MPa.</p><p>　　

24、也可以有下式求解Pwf</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，（其中）</b></p><p>　　(2-3) </p><p>　　按流壓加權(quán)平均值計(jì)算：</p><p>　　--對(duì)應(yīng)產(chǎn)量下純油IPR曲線上的流壓；</p><p>　　--對(duì)應(yīng)產(chǎn)量下水IPR曲線上的流壓。</p>

25、<p>　　用組合IPR曲線計(jì)算：</p><p>　　=0.125[-1+] (2-4)</p><p>　　用恒定的生產(chǎn)指數(shù)公式計(jì)算有：</p><p>　　= (2-5)</p><p>　　于是有：

26、）+0.125（1-）[-1+]</p><p>　　代入：=17Mpa，fw =50%;Pb=12MPa,Qt=9.35m³∕d；Qb=4.485m³∕d,Qomax=10.465m³∕d；Jl =0.897 m³∕MPa；</p><p>　　解得：Pwf =5.53MPa</p><p><b>　　計(jì)算動(dòng)液面

27、</b></p><p>　　由井底流壓與沉沒度的關(guān)系得：含水井正常抽油時(shí)，泵吸入口以上的油套環(huán)形空間流體不會(huì)發(fā)生流動(dòng)。因此，油水由于密度差而發(fā)生重力分異，使泵吸入口以上的環(huán)行空間的液柱中不含水，而在吸入口以下為油水混合物。</p><p>　　(2-6) </p><p>　　式中：---流壓，MPa；</p><p>

28、;　　H---油層中部深度，m；</p><p>　　L----泵掛深度，m；</p><p><b>　　---沉沒度，m；</b></p><p>　　g---重力加速度， m/s；</p><p>　　---吸入口以上環(huán)行空間的油柱平均密度，kg/m；</p><p>　　---套壓，MPa

29、；</p><p><b>　　假設(shè),</b></p><p>　　代入：=5.53Mpa,H=2146m,,,。</p><p>　　解得：L=2114m。</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　動(dòng)液面深度為：。</b>

30、;</p><p><b>　　三、工作參數(shù)的確定</b></p><p>　?。ㄒ唬┳鞒錆M程度與下泵深度（沉沒度）關(guān)系曲線</p><p>　　由摘自采油技術(shù)手冊(cè)（第三版）公式：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　如(圖3)所示，將等效到泵

31、吸入口壓力時(shí)：</p><p>　　g+ （3-2） </p><p>　　將（3-2）式代入（3-1）式中：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　假設(shè)泵徑選擇28mm時(shí)：</p><p>　

32、　0.25=0.25）</p><p><b>　　=0.25）</b></p><p>　　=0.25×0.095</p><p>　　?。海障扼w積百分?jǐn)?shù)）為0.1，</p><p>　　考慮彈性形變影響 </p><p>　　由油藏物理性質(zhì)可知：</p>&

33、lt;p>　　Rgo=870.856=74.47</p><p><b>　　天然氣相對(duì)密度</b></p><p><b>　　原油溫度</b></p><p><b>　　油藏壓力</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算：</b><

34、;/p><p>　　根據(jù)沉沒度與充滿程度的關(guān)系得：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　又已知=0.856g∕cm³，K=0.1即有：</p><p>　　充滿程度與沉沒度的關(guān)系</p><p>　　充滿程度與沉沒度的關(guān)系曲線</p><p

35、><b>　?。ǘ┏踹x下泵深度</b></p><p>　　由（圖5）充滿程度和沉沒度的關(guān)系可知：</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，沉沒度</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)得： pw f =5.53Mpa , Qt=9.35(m3／d)</p><p>　　代入數(shù)據(jù)即：5.53=

36、[（2146－Lp）×0.928×9.81+600×0.856×9.81]×10￣³+0.2</p><p>　　得：Lp =2114m</p><p>　　由產(chǎn)液量和下泵深度選擇抽油機(jī)和泵徑</p><p>　　沉沒度和下泵深度與抽油機(jī)選取關(guān)系圖</p><p><b>

37、　　各類抽油機(jī)參數(shù)表</b></p><p>　　已知： Lp =2114m </p><p>　　Qt=9.35(m3／d)</p><p>　　在《游梁式抽油機(jī)（短沖程中）選擇圖解》中由Lp =2114m, Qt=9.35(m3／d)</p><p>　　得交點(diǎn)a，由a所在區(qū)域選用抽油機(jī)為：CYJ7－2.

38、1－26F</p><p>　　a，由a所在區(qū)域選用抽油機(jī)為：</p><p><b>　　選定抽油機(jī)型號(hào)參數(shù)</b></p><p>　　所對(duì)應(yīng)的抽油機(jī)選擇泵徑：Dp=28mm。選擇抽油桿柱組合：25mm×22mm×19mm,</p><p><b>　　油管直徑73mm</b>

39、;</p><p>　?。ㄈ┐_定沖程和沖次</p><p><b>　　由加速因子公式得：</b></p><p>　　條件：選擇沖程和沖次時(shí)，應(yīng)保證加速因子</p><p>　　取抽油機(jī)的懸點(diǎn)最大沖程：S =2.1m.</p><p><b>　　初選沖次為 ：</b>&

40、lt;/p><p><b>　?。ㄋ模┏橛蜅U柱設(shè)計(jì)</b></p><p>　　表3-4 抽油桿強(qiáng)度級(jí)別和對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度表</p><p>　　（1）抽油桿柱下部加重桿設(shè)計(jì)方法及步驟</p><p>　　計(jì)算泵筒與柱塞間半干摩擦力</p><p>　　計(jì)算液體通過排出閥的水力阻力所產(chǎn)生的對(duì)柱塞底

41、部向上推力</p><p>　　計(jì)算液體通過排出閥的水力阻力所產(chǎn)生對(duì)柱塞底部的向上推力</p><p>　　計(jì)算作用抽油桿柱底部液體上浮力</p><p>　　計(jì)算下沖程時(shí)抽油桿柱底部所受的總下行阻力</p><p><b>　　計(jì)算需配加重桿長(zhǎng)度</b></p><p>　　選擇所用的加重桿的直

42、徑為32mm，則</p><p>　　加重桿上部抽油桿柱組合設(shè)計(jì)方法與步驟</p><p>　　計(jì)算各級(jí)抽油桿柱長(zhǎng)度</p><p>　　抽油桿長(zhǎng)度L=Lp－Lw =2114－23.9 =2090.1(m)</p><p><b>　　抽油桿組合參數(shù)</b></p><p><b>　　

43、=0.118</b></p><p><b>　　=0.136</b></p><p>　　X3=1－0.118－0.136=0.746</p><p>　　L3=2090.1-246.6-284.3=1559.2m</p><p>　　2）求抽油桿柱按長(zhǎng)度加權(quán)平均橫截面積</p><p&

44、gt;　　3）計(jì)算油管柱金屬部分面積</p><p>　　4）計(jì)算抽油桿柱在液體中重力</p><p>　　各級(jí)抽油桿柱在空氣中重力</p><p>　　加重桿在空氣中的重力</p><p>　　所以抽油桿柱在液體中總重力為</p><p>　　5）計(jì)算作用在抽油泵柱塞上的液體載荷</p><p&g

45、t;　　6）計(jì)算抽油機(jī)從沖程開始到液柱載荷加載完畢時(shí)（初變</p><p><b>　　形期）曲柄轉(zhuǎn)角</b></p><p>　　7）計(jì)算變形分布系數(shù)</p><p>　　8）計(jì)算懸點(diǎn)最大，最小載荷</p><p><b>　　9）校核疲勞強(qiáng)度</b></p><p>&l

46、t;b>　　抽油桿的使用系數(shù)</b></p><p>　　10）計(jì)算曲柄最大扭矩</p><p><b>　?。ㄎ澹┯?jì)算泵效：</b></p><p>　　在抽油機(jī)井生產(chǎn)過程中,實(shí)際產(chǎn)量Q一般都比理論產(chǎn)量Qt要低,兩者的比值叫泵效,用表示,即:=Q/Qt</p><p>　　在正常情況下,若泵效為0.7

47、---0.8,就認(rèn)為泵的工作狀況是良好的. 有些帶噴井的泵效可能接近或大于1.礦場(chǎng)實(shí)踐表明,平均泵效大都低于0.7, 甚至有的油井泵效低于0.3. 影響泵效的因數(shù)很多, 但從深井泵工作的三個(gè)基本環(huán)節(jié)(柱塞讓出體積,液體進(jìn)泵,液體從泵內(nèi)排出)來(lái)看,可歸結(jié)為以下三個(gè)方面:</p><p>　　（1）抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮.根據(jù)深井泵的工作特點(diǎn), 抽油桿柱和油管柱在工作過程中因承受著交變載荷而發(fā)生彈性伸縮, 使柱塞

48、沖程小于光桿沖程, 所以減少了柱塞讓出的體積.</p><p>　?。?）氣體和充不滿的影響. 當(dāng)泵內(nèi)吸入氣液混合物后, 氣體占據(jù)了柱塞讓出的部分空間,或者當(dāng)泵的排量大于油層供油能力時(shí)液體來(lái)不及進(jìn)入泵內(nèi),都會(huì)使進(jìn)入泵內(nèi)的液體量減少.</p><p>　　（3）漏失影響. 柱塞與襯套的間隙及閥和其他連接部件間的漏失都會(huì)使實(shí)際排量減少. 只要保證泵的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量, 在下泵后一定時(shí)期內(nèi),

49、漏失的影響是不大的. 但當(dāng)液體有腐蝕性或含沙時(shí), 將會(huì)由于對(duì)泵的腐蝕和磨損使漏失迅速增加. 泵內(nèi)結(jié)蠟和沉沙都會(huì)使閥關(guān)閉不嚴(yán), 甚至被卡, 從而嚴(yán)重破壞泵的工作. 在這些情況下, 除改善泵的結(jié)構(gòu)’提高泵的抗磨蝕性能外, 主要是采取防沙及防蠟措施, 以及定期檢泵來(lái)維持泵的正常工作.</p><p>　　(4)靜載荷作用下的柱塞沖程</p><p><b>　　沖程損失</b&g

50、t;</p><p>　　由于本題是多級(jí)桿柱；</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　柱塞，抽油桿，油管的截面積 </p><p>　　L---抽油桿總長(zhǎng)度,m;</p><p>　　---液體密度，kg/;</p><p>　　E---鋼的彈

51、性模量，2.06Pa;</p><p>　　---動(dòng)液面深度，m;</p><p>　　m---抽油桿級(jí)數(shù)；</p><p>　　---第i級(jí)抽油桿的長(zhǎng)度，m;</p><p>　　---第i級(jí)抽油桿截面積，m;</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算：</b></p><p

52、><b>　　=0.304m</b></p><p>　　(2)考慮慣性載荷后柱塞沖程的計(jì)算：</p><p>　　(3-11) </p><p><b>　　(3-12)</b></p><p>　　由于抽油桿上各點(diǎn)所承受的慣性力不同，計(jì)算中近似取平均值，即取懸點(diǎn)慣

53、性載荷的一半。將及代入=+，</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.044m</b></p><p><b>　　=0.8762</b></p><p><b>　　由上面計(jì)算得</b></p><p

54、><b>　　= =0.847</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?。┊a(chǎn)量校核</b></p><p><b>　　泵的理論排量：</b></p><p>　　實(shí)際排量：Qt =9.35m³∕d&

55、lt;/p><p>　　理論排量與實(shí)際排量之間的絕對(duì)誤差E ，則</p><p>　　E =（Q－Qt）∕Q×100%= （9.87-9.35）/9.87=5.3%<10%, 滿足要求</p><p>　　所以，選擇結(jié)果：s=2.1m，n=5.3次/min</p><p>　　四、最優(yōu)泵效與下泵深度選擇</p>&l

56、t;p>　　由改組其他同學(xué)所得下泵深度和泵效的關(guān)系可得到下表和下圖：</p><p>　　由上圖可知：Lp=2070(m),此時(shí)泵效有最大值，即此時(shí)的泵效最高，沉沒度為Hs =550(m),泵效為57.18%。</p><p>　　同時(shí)得動(dòng)液面深度：Lf =2070-550=1520(m)</p><p>　?。ㄒ唬┯僧a(chǎn)液量和下泵深度選擇抽油機(jī)和泵徑</

57、p><p>　　已知： Lp =2070m </p><p>　　Qt=9.35(m3／d)</p><p>　　在《油梁式抽油機(jī)（短沖程中）選擇圖解》中由Lp =2070m, Qt=9.35(m3／d)</p><p>　　得交點(diǎn)a，由a所在區(qū)域選用抽油機(jī)為：CYJ7－2.1－26F</p><p>

58、;　　a，由a所在區(qū)域選用抽油機(jī)為：</p><p><b>　　選定抽油機(jī)型號(hào)參數(shù)</b></p><p>　　所對(duì)應(yīng)的抽油機(jī)選擇泵徑：Dp=28mm。選擇抽油桿柱組合：25mm×22mm×19mm,</p><p><b>　　油管直徑73mm</b></p><p>　?。?/p>

59、二）確定沖程和沖次</p><p><b>　　由加速因子公式得：</b></p><p>　　條件：選擇沖程和沖次時(shí)，應(yīng)保證加速因子</p><p>　　取抽油機(jī)的懸點(diǎn)最大沖程：S =2.1m.</p><p><b>　　初選沖次為 ：</b></p><p><b

60、>　?。ㄈ┏橛蜅U柱設(shè)計(jì)</b></p><p>　　抽油桿強(qiáng)度級(jí)別和對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度表</p><p>　?。?）抽油桿柱下部加重桿設(shè)計(jì)方法及步驟</p><p>　　計(jì)算泵筒與柱塞間半干摩擦力</p><p>　　計(jì)算液體通過排出閥的水力阻力所產(chǎn)生的對(duì)柱塞底部向上推力</p><p>　　計(jì)算液體通

61、過排出閥的水力阻力所產(chǎn)生對(duì)柱塞底部的向上推力</p><p>　　計(jì)算作用抽油桿柱底部液體上浮力</p><p>　　計(jì)算下沖程時(shí)抽油桿柱底部所受的總下行阻力</p><p><b>　　計(jì)算需配加重桿長(zhǎng)度</b></p><p>　　選擇所用的加重桿的直徑為32mm，則</p><p>　　加重

62、桿上部抽油桿柱組合設(shè)計(jì)方法與步驟</p><p>　　計(jì)算各級(jí)抽油桿柱長(zhǎng)度</p><p>　　抽油桿長(zhǎng)度L=Lp－Lw =2070－22.4 =2048(m)</p><p><b>　　抽油桿組合參數(shù)</b></p><p><b>　　=0.121</b></p><p&g

63、t;<b>　　=0.139</b></p><p>　　X3=1－0.121－0.139=0.74</p><p>　　L3=2048-248-285=1515m</p><p>　　2）求抽油桿柱按長(zhǎng)度加權(quán)平均橫截面積</p><p>　　3）計(jì)算油管柱金屬部分面積</p><p>　　4）計(jì)

64、算抽油桿柱在液體中重力</p><p>　　各級(jí)抽油桿柱在空氣中重力</p><p>　　加重桿在空氣中的重力</p><p>　　所以抽油桿柱在液體中總重力為</p><p>　　5）計(jì)算作用在抽油泵柱塞上的液體載荷</p><p>　　6）計(jì)算抽油機(jī)從沖程開始到液柱載荷加載完畢時(shí)（初變</p><

65、;p><b>　　形期）曲柄轉(zhuǎn)角</b></p><p>　　7）計(jì)算變形分布系數(shù)</p><p>　　8）計(jì)算懸點(diǎn)最大，最小載荷</p><p><b>　　9）校核疲勞強(qiáng)度</b></p><p><b>　　抽油桿的使用系數(shù)</b></p><p

66、>　　10）計(jì)算曲柄最大扭矩</p><p><b>　　（四）計(jì)算泵效：</b></p><p>　　在抽油機(jī)井生產(chǎn)過程中,實(shí)際產(chǎn)量Q一般都比理論產(chǎn)量Qt要低,兩者的比值叫泵效,用表示,即:=Q/Qt</p><p>　　在正常情況下,若泵效為0.7---0.8,就認(rèn)為泵的工作狀況是良好的. 有些帶噴井的泵效可能接近或大于1.礦場(chǎng)實(shí)踐表

67、明,平均泵效大都低于0.7, 甚至有的油井泵效低于0.3. 影響泵效的因數(shù)很多, 但從深井泵工作的三個(gè)基本環(huán)節(jié)(柱塞讓出體積,液體進(jìn)泵,液體從泵內(nèi)排出)來(lái)看,可歸結(jié)為以下三個(gè)方面:</p><p>　?。?）抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮.根據(jù)深井泵的工作特點(diǎn), 抽油桿柱和油管柱在工作過程中因承受著交變載荷而發(fā)生彈性伸縮, 使柱塞沖程小于光桿沖程, 所以減少了柱塞讓出的體積.</p><p>

68、　　（2）氣體和充不滿的影響. 當(dāng)泵內(nèi)吸入氣液混合物后, 氣體占據(jù)了柱塞讓出的部分空間,或者當(dāng)泵的排量大于油層供油能力時(shí)液體來(lái)不及進(jìn)入泵內(nèi),都會(huì)使進(jìn)入泵內(nèi)的液體量減少.</p><p>　?。?）漏失影響. 柱塞與襯套的間隙及閥和其他連接部件間的漏失都會(huì)使實(shí)際排量減少. 只要保證泵的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量, 在下泵后一定時(shí)期內(nèi), 漏失的影響是不大的. 但當(dāng)液體有腐蝕性或含沙時(shí), 將會(huì)由于對(duì)泵的腐蝕和磨損使漏失迅速增加

69、. 泵內(nèi)結(jié)蠟和沉沙都會(huì)使閥關(guān)閉不嚴(yán), 甚至被卡, 從而嚴(yán)重破壞泵的工作. 在這些情況下, 除改善泵的結(jié)構(gòu)’提高泵的抗磨蝕性能外, 主要是采取防沙及防蠟措施, 以及定期檢泵來(lái)維持泵的正常工作.</p><p>　　(4)靜載荷作用下的柱塞沖程</p><p><b>　　沖程損失</b></p><p>　　由于本題是多級(jí)桿柱；</p>

70、;<p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　柱塞，抽油桿，油管的截面積 </p><p>　　L---抽油桿總長(zhǎng)度,m;</p><p>　　---液體密度，kg/;</p><p>　　E---鋼的彈性模量，2.06Pa;</p><p>　　---動(dòng)液面深度，m

71、;</p><p>　　m---抽油桿級(jí)數(shù)；</p><p>　　---第i級(jí)抽油桿的長(zhǎng)度，m;</p><p>　　---第i級(jí)抽油桿截面積，m;</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算：</b></p><p><b>　　=0.2984m</b></p>

72、<p>　　(2)考慮慣性載荷后柱塞沖程的計(jì)算：</p><p>　　(3-11) </p><p><b>　　(3-12)</b></p><p>　　由于抽油桿上各點(diǎn)所承受的慣性力不同，計(jì)算中近似取平均值，即取懸點(diǎn)慣性載荷的一半。將及代入=+，</p><p><b>

73、;　　=</b></p><p><b>　　=0.040m</b></p><p><b>　　=0.877</b></p><p><b>　　由上面計(jì)算得</b></p><p><b>　　= =0.847</b></p>

74、<p><b>　　=</b></p><p><b>　?。ㄎ澹┊a(chǎn)量校核</b></p><p><b>　　泵的理論排量：</b></p><p>　　實(shí)際排量：Qt =9.35m³∕d</p><p>　　理論排量與實(shí)際排量之間的絕對(duì)誤差E ，則&l

75、t;/p><p>　　E =（Q－Qt）∕Q×100%= （10.24-9.35）/10.24=8.7%<10%, 滿足要求</p><p>　　所以，選擇結(jié)果：s=2.1m，n=5.5次/min</p><p><b>　　（六）抽油機(jī)校核</b></p><p><b>　　a.水功率</

76、b></p><p><b>　　b.光桿功率</b></p><p><b>　　c.井下功率</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率</b></p><p><b>　?。ㄆ撸┙Y(jié)論</b></p><p>

77、　?。ò耍┐_定平衡半徑（平衡重）</p><p>　　根據(jù)抽油機(jī)選定型號(hào)CYJ7－2.1－26F，可知為復(fù)合平衡方式：</p><p>　　查《采油工程手冊(cè)》得抽油機(jī)型號(hào)CYJ7－2.1－26F</p><p>　　結(jié)構(gòu)不平衡重1.42KN</p><p>　　單塊曲柄質(zhì)量710Kg</p><p><b>

78、　　曲柄平衡塊數(shù)4</b></p><p>　　單塊平衡塊質(zhì)量790Kg</p><p>　　因此，曲柄平衡塊總重：</p><p><b>　　KN</b></p><p><b>　　游梁平衡塊總重：</b></p><p><b>　　KN<

79、/b></p><p><b>　　五</b></p><p>　　一 繪制下泵深度與泵效關(guān)系曲線</p><p>　　一．改變沉沒度計(jì)算泵效，相應(yīng)數(shù)據(jù)如下表5-1所示</p><p>　　沉沒度（下泵深度）與泵效的關(guān)系</p><p>　　二．繪制下泵深度與泵效關(guān)系曲線</p>

80、;<p>　　下泵深度與泵效關(guān)系曲線</p><p>　　二 最優(yōu)下泵深度下的參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)下泵深度和泵效關(guān)系曲線，優(yōu)選下泵深度為2070m，相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　一.選擇抽油機(jī)型號(hào)及抽吸參數(shù)為：</p><p>　　抽油機(jī)型號(hào)：CYJ7－2.1－26F</p><p&

81、gt;<b>　　泵徑：28mm</b></p><p>　　沖程：S=2.1m</p><p>　　沖次：n=5.5次/min</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　二.選用普通碳鋼材料的抽油桿，抽油桿柱組合如表5—2。</p><p><

82、;b>　　抽油桿柱組合及參數(shù)</b></p><p>　　三.計(jì)算泵效校核產(chǎn)量</p><p><b>　　產(chǎn)量校核：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　四.抽油機(jī)校核</b></p><p&

83、gt;<b>　　懸點(diǎn)最大載荷校核：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　最大扭矩校核：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　六 電機(jī)選型、確定泵型、間隙等級(jí)及平衡半徑&l

84、t;/p><p>　　一 計(jì)算拖動(dòng)裝置功率，選擇電機(jī)型號(hào)和功率</p><p>　　由《采油工程原理與設(shè)計(jì)》132頁(yè)3—78式計(jì)算需要電動(dòng)機(jī)的功率，得</p><p>　　由《采油技術(shù)手冊(cè) 上冊(cè)》434頁(yè)表5—34，選用電機(jī)型號(hào)為YCCH180，其主要性能參數(shù)如表所示6—1。</p><p>　　YCCH180電機(jī)主要性能參數(shù)</p&g

85、t;<p><b>　　二 確定平衡半徑</b></p><p>　　由于CYJ7－2.1－26F型抽油機(jī)的主要參數(shù)如表6—2。</p><p>　　CYJ7－2.1－26F型抽油機(jī)的主要參數(shù)</p><p>　　由上述數(shù)據(jù)，根據(jù)《采油工程原理與設(shè)計(jì)》119頁(yè)3—50式計(jì)算平衡半徑。</p><p>　　

86、三 確定泵型及其間隙等級(jí)</p><p>　　由于該井的下泵深度較淺且產(chǎn)量很小，所以選用桿式泵。間隙等級(jí)選用I級(jí)（20—70mm）。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　1. 通過兩周的采油工程課程設(shè)計(jì)，使我從其中學(xué)習(xí)了很多的從書本里學(xué)不到的東西，包括動(dòng)手能力及設(shè)計(jì)思路和方法，我可以從另外的角度去學(xué)習(xí)采油工程這門

87、課程，為我們以后的實(shí)習(xí)與工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。有桿泵抽油系統(tǒng)包括油層、井筒流動(dòng)、機(jī)-桿-泵和地面出油管線到油氣分離器。有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是選擇機(jī)、桿、泵、管以及抽汲系數(shù)，并預(yù)測(cè)其工況指標(biāo)，使整個(gè)系統(tǒng)高效而安全的工作。</p><p>　　2.我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己這一段時(shí)間對(duì)采油工程學(xué)習(xí)做出的總結(jié),同時(shí)為將來(lái)工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后自己的學(xué)習(xí)生活打下一個(gè)良好

88、的基礎(chǔ)?？偟恼f來(lái),雖然在這次設(shè)計(jì)中自己學(xué)到了很多的東西,取得一定的成績(jī),但同時(shí)也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設(shè)計(jì)的價(jià)值所在,以后的日子以后自己應(yīng)該更加努力認(rèn)真,以認(rèn)真踏實(shí)的態(tài)度去學(xué)習(xí)，把這些再用到今后的工作中去。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 《采油工程原理與設(shè)計(jì)》 張琪 主編 中國(guó)石油大學(xué)出版社；</p>