采油課程設(shè)計

1、<p><b>　　采</b></p><p><b>　　油</b></p><p><b>　　工</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　課</b></p><p

2、><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言……………………………………………………………………3</p>

3、<p>　　基礎(chǔ)設(shè)計數(shù)據(jù)……………………………………………………4</p><p>　　1.1靜態(tài)數(shù)據(jù)……… ……… … ……… … ……… ……… … ……5</p><p>　　1.2生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)……………………………………………… …… 5</p><p>　　1.3設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)……………………………………………………5</p><

4、;p>　　二．具體設(shè)計及計算步驟…………………………………………5</p><p>　　2.1采液指數(shù)與流壓關(guān)系……………………………………………6</p><p>　　2.2根據(jù)原始生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)計數(shù)據(jù)作IPR曲線…..............…7</p><p>　　2.3計算井底的流動壓力………………………………………… 8</p>&l

5、t;p>　　2.4作充滿程度與下泵深度 (沉沒度)關(guān)系曲線……… ..........…8</p><p>　　工作參數(shù)確定…………………………………………….……11</p><p>　　3.1假設(shè)下泵深度…………………………………………………11</p><p>　　3.2初選抽油機 ……………………………………………………13</p>&l

6、t;p>　　3.3 確定沖程和沖次………………………………………………14</p><p>　　3.4抽油桿柱設(shè)計………………………………………………14</p><p>　　3.5 計算泵效………………………………………………………19</p><p>　　3.6 產(chǎn)量校核………………………………………………………23</p><p&g

7、t;　　3.7抽油機校核（最大載荷、扭矩）………………............……23</p><p>　　3.8曲柄軸扭矩計算………………………………………………25</p><p>　　3.9 確定平衡半徑…………………………………………………25</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　采油

8、工程是油田開采過程中根據(jù)開發(fā)目標通過生產(chǎn)井和注入井對油藏采取的各項技術(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工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計方法及實施技術(shù)。有桿泵采油包括游梁式抽油機井有桿泵采油和地面驅(qū)動螺桿泵采油，它們都是用抽油桿將地面動力傳遞給井下泵。前者是將抽油機懸點的往復(fù)運動通過抽油桿傳遞給井下柱塞泵；后者是將井口驅(qū)動頭的旋轉(zhuǎn)運動通過抽油桿傳遞給井下螺桿泵。</p

9、><p>　　有桿抽油系統(tǒng)包括油層、井筒流動、機-桿-泵和地面出油管線到油氣分離器。有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計主要是選擇機、桿、泵、管以及抽汲參數(shù)，并預(yù)測其工況指標，使整個系統(tǒng)高效而安全地工作。設(shè)計原則是以油藏供液能力為依據(jù)，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)計是采油工程中的重要組成部分。</p><p>　　本課程設(shè)計的主要目的是通

10、過有桿泵抽油系統(tǒng)的原始生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計來確定合理的下泵深度和最高的泵效；熟練的掌握設(shè)計的主要過程、步驟以及所涉及的個個參數(shù)的計算。同時該設(shè)計包括制作IPR曲線；計算井底流壓和動液面；作充滿程度與下泵深度關(guān)系曲線；初選下泵深度由下泵深度和產(chǎn)液量初選抽油機和泵徑；確定沖程和沖次；抽油桿柱設(shè)計；計算泵效；產(chǎn)量校核；計算最大最小載荷、曲柄軸扭矩，抽油機校核；確定機桿泵及其工作參數(shù)。</p><p>　　進行此次

11、設(shè)計可以培養(yǎng)我們正確的設(shè)計思想，理論聯(lián)系實際的工作作風(fēng)，嚴肅認真、實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。加深我們對所學(xué)課程的理解和掌握，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識獨立分析和解決問題的初步能力。通過課程設(shè)計實踐，訓(xùn)練并提高我們在查閱資料、理論計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、應(yīng)用標準與規(guī)范及計算機應(yīng)用等方面的能力，進行課程設(shè)計必須制定教學(xué)大綱，明確課程設(shè)計的目的、要求和內(nèi)容。</p><p><b>　　一. 基礎(chǔ)設(shè)計數(shù)據(jù)

12、</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1.1靜態(tài)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)徑 140mm，油管內(nèi)徑 62mm，油管外徑73mm，地面原油相對密度 0.856，地面產(chǎn)出水相對密

13、度 1，標況下天然氣相對密度 0.7。</p><p><b>　　1.2生產(chǎn)動態(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>　　1.3設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　體積含水 25%，產(chǎn)油量 4t/d，生產(chǎn)氣油

14、比 87m3/t，油壓 0.8MPa，套壓 0.2MPa。</p><p><b>　　具體設(shè)計及計算步驟</b></p><p>　　油井流入動態(tài)是指油井產(chǎn)量與井底流動壓力的關(guān)系，它反映了油藏向該井供油的能力。從單井來講，IPR 曲線表示了油層工作特性。因而，它既是確定油井合理工作方式的依據(jù)，也是分析油井動態(tài)的基礎(chǔ)。本次設(shè)計油井流入動態(tài)計算采用Petrobras 方

15、法。Petrobras 方法計算綜合IPR 曲線的實質(zhì)是按含水率取純油IPR曲線和水IPR曲線的加權(quán)平均值。當已知測試點計算采液指數(shù)時，是按產(chǎn)量加權(quán)平均;預(yù)測產(chǎn)量時,按流壓加權(quán)平均。</p><p>　　2.1采液指數(shù)與流壓關(guān)系</p><p>　　由于Pwf(test)=6.26MP<Pb=12MPaa，進行產(chǎn)量疊加，體積含水率20﹪。</p><p>&l

16、t;b>　　產(chǎn)油量，則</b></p><p>　　(6/0.856)/80%=8.763 m3/d</p><p>　　又/ =20%/80%=1/4；則</p><p>　　= ×1/4=7.01×1/4=1.75 m3/d，</p><p><b>　?。?-1）</b><

17、;/p><p>　　=0.897m3/d·MPa</p><p>　　則=0.897(17-12)=4.485m3/d</p><p>　　=10.465m3/d</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　=</b></p>

18、<p>　　=0.897(17-Pwf)=15.249-0.897Pwf （2-3）</p><p><b>　　其中:</b></p><p>　　J1---采液指數(shù), m3/（d·MPa）</p><p>　　qo---純油產(chǎn)量, m3/d</p><p>　

19、　qw---純水產(chǎn)量, m3/d</p><p>　　fw----含水率,小數(shù)</p><p>　　qomax--由IPR曲線的最大產(chǎn)油量,m3/d</p><p>　　qt---對應(yīng)流壓的總產(chǎn)液量, m3/d</p><p>　　qb--飽和壓力下的產(chǎn)液量, ,m3/d</p><p>　　2.2根據(jù)原始生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)

20、和設(shè)計數(shù)據(jù)作IPR曲線</p><p>　　生產(chǎn)時含水率為25%，產(chǎn)液指數(shù)不變</p><p>　　<Pb時可求出此時產(chǎn)液表達式：</p><p>　　=11.6625-0.299Pwf-0.0249Pwf2 </p><p><b>　　（2-4）</b></p><p><

21、b>　　當>Pb時</b></p><p>　　Qt=0.897(Pr-)</p><p>　　表2-1 流壓與流量關(guān)系表：</p><p>　　2.3計算井底的流動壓力</p><p>　　在設(shè)計數(shù)據(jù)中， </p><p>　　根據(jù)IPR曲線，計算可得: 井底的流動壓力=9.94M

22、pa</p><p>　　圖流壓與流量IPR曲線 </p><p>　　（1）由設(shè)計數(shù)據(jù) </p><p>　　圖2.2.1靜液面與動液面</p><p>　　fw=0.25,=9.94Mpa</p><p><b>　　計算動液面</b></p><p&

23、gt;<b>　　-?—</b></p><p>　　ρlg---井內(nèi)氣液平均密度；</p><p><b>　　-?—</b></p><p>　　ρlg=ρo(1-fw)+ ρwfw=0.892</p><p>　　井內(nèi)溶有氣體密度小于0.892</p><p><

24、b>　　取?=0.88</b></p><p>　　2.4作充滿程度與下泵深度 (沉沒度)關(guān)系曲線 </p><p><b>　　則溶解氣油比：</b></p><p><b>　　又 則有 </b></p><p>　　若忽略余隙影響，則由《采油工程技術(shù)手冊》（3-49）

25、得：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　——充滿程度，小數(shù)；</p><p>　　K——余隙比，去0.1；</p><p>　　Rp——地面生產(chǎn)氣油比，m3/m3</p><

26、p>　　Rs——泵內(nèi)溶解氣油比，Rs=Pi, m3/m3</p><p>　　——溶解氣系數(shù)m3/(m3·MPa);</p><p>　　Pi——沉沒壓力，MPa；</p><p>　　fw——體積含水率。</p><p>　　Rp =870.856=74.472 m3/m3</p><p>　　則

27、 </p><p>　　又 （2-7）</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>　　此即充滿程程度與沉沒度的關(guān)系式。</p><p>　　表2-2 沉沒度與充滿系數(shù)的

28、關(guān)系數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　三.工作參數(shù)確定</b></p><p>　　3.1假設(shè)下泵深度 </p><p><b>　　由井底流動壓力</b></p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　可得：

29、 （3-2）</p><p><b>　　部分參數(shù)的計算：</b></p><p>　　≈，把吸入口以上環(huán)形空間油柱平均密度看成是純油的密度；</p><p>　　=0.856×75%+1×25%=0.892g/=892把井內(nèi)混合物平均密度。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)化

30、簡可得：</b></p><p>　　下泵深度與沉沒度的關(guān)系：</p><p>　　下泵深度與充滿系數(shù)的關(guān)系：</p><p><b>　　動液面深度</b></p><p><b>　　動液面高度</b></p><p>　　=1113+0.04hs

31、 </p><p>　　其中: ──流壓，MPa； </p><p>　　H───油層中部深m；</p><p>　　Lp───泵掛深度，m ； 圖3-1 各深/高度示意圖 </p><p><b>　　───沉沒度，m；</b></p>

32、<p>　　───重力加速度，；</p><p>　　─── 井內(nèi)混合物平均密度，kg/m³；</p><p>　　───吸入口以上環(huán)形空間油柱平均密度，kg/m³；</p><p>　　───套壓，MPa。</p><p>　　假設(shè)下入深度Lp=2000m,就可得到</p><p>　

33、　沉沒度 hs=1007.3m </p><p>　　充滿系數(shù) β=0.819</p><p>　　動液面深度 Lf=992.7 </p><p>　　動液面高度 Hf=1153.3m</p><p><b>　　3.2初選抽油機 </b></p>

34、<p>　　由前面知，下泵深度為2000m，產(chǎn)液量為6.23m³/d。</p><p>　　相關(guān)手冊中的圖表如下圖所示：</p><p>　　根據(jù)以上圖表，從橫坐標2200m處向上引垂線，縱坐標6.23m³/d處向右引水平線，兩線的交點確定的區(qū)域所對應(yīng)的抽油機為：CYJ7-2.1-26F,泵徑為28 毫米， 從交點向上延長上述橫坐標的垂線， 和最大排量曲線相交

35、于一點， 此點所對應(yīng)的為最大排量（17.2m³/d）</p><p>　　3.3 確定沖程和沖次</p><p>　　即滿足條件：選擇沖程和沖次時，應(yīng)保證加速因子</p><p>　　故選：沖程S =2.1m.</p><p>　　沖次N=6次/min</p><p>　　3.4抽油桿柱設(shè)計</p&g

36、t;<p><b>　　.</b></p><p>　　表3-4 抽油桿強度級別和對應(yīng)的抗拉強度表</p><p>　　（1）抽油桿柱下部加重桿設(shè)計方法及步驟</p><p>　　計算泵筒與柱塞間半干摩擦力</p><p>　　計算液體通過排出閥的水力阻力所產(chǎn)生的對柱塞底部向上推力</p>

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

38、gt;<p>　?。?）加重桿上部抽油桿柱組合設(shè)計方法與步驟</p><p>　　1）計算各級抽油桿柱長度</p><p>　　抽油桿長度L=Lp－Lw =2114－23.9 =2090.1(m)</p><p><b>　　抽油桿組合參數(shù)</b></p><p><b>　　=0.118<

39、/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）求抽油桿柱按長度加權(quán)平均橫截面積</p><p>　　3）計算油

40、管柱金屬部分面積</p><p>　　4）計算抽油桿柱在液體中重力</p><p>　　各級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）計算作用在抽油泵柱塞上的液體載荷</p><p>　　6）計算抽油

41、機從沖程開始到液柱載荷加載完畢時（初變</p><p><b>　　形期）曲柄轉(zhuǎn)角</b></p><p>　　7）計算變形分布系數(shù)</p><p>　　8）計算懸點最大，最小載荷</p><p><b>　　9）校核疲勞強度</b></p><p><b>　　抽

42、油桿的使用系數(shù)</b></p><p>　　10）計算曲柄最大扭矩</p><p><b>　　3.5 計算泵效</b></p><p>　　在抽油機井生產(chǎn)過程中,實際產(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,就認為

43、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.礦場實踐表明,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基本環(huán)節(jié)(柱塞讓出體積,液體進泵,液體從泵內(nèi)排出)來看,可歸結(jié)為以下三個方面:</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, 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,

44、所以減少了柱塞讓出的體積.</p><p>　?。?）氣體和充不滿的影響. 當泵內(nèi)吸入氣液混合物后, 氣體占據(jù)了柱塞讓出的部分空間,或者當泵的排量大于油層供油能力時液體來不及進入泵內(nèi),都會使進入泵內(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使實際排量減少. 只要保證泵的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量, 在下泵后一定時期內(nèi), 漏失的影響是不大的.

45、 但當液體有腐蝕性或含沙時, 將會由于對泵的腐蝕和磨損使漏失迅速增加. 泵內(nèi)結(jié)蠟和沉沙都會使閥關(guān)閉不嚴, 甚至被卡, 從而嚴重破壞泵的工作. 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, 以及定期檢泵來維持泵的正常工作.</p><p>　　在抽油井生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)量Q一般都比理論產(chǎn)量Qt要低，兩者的比值叫泵效，η表示，</p><p>　　泵效的一

46、般表達式為：</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　───桿、管彈性伸縮對泵效的影響；</p><p>　　───泵的充滿系數(shù)；</p><p>　　───泵漏失對泵效影響的漏失系數(shù)，此處取1.0;</p><p>　　───為吸入條件下抽汲液體的體積系數(shù)，查地層油體

47、積系數(shù)圖版</p><p>　　PN——泵的沉沒壓力，Pa；</p><p>　　fp、fr、ft——活塞、抽油桿及油管金屬截面積，m2；</p><p>　　L——抽油桿柱總長度，m；</p><p>　　ρl——液體密度，kg/m3;</p><p>　　E——鋼的彈性模數(shù)，2.06×1011Pa；<

48、;/p><p>　　Lf——動液面深度，m；</p><p>　　L1、L2、L3——每級抽油桿的長度，m；</p><p>　　fr1、fr2 、fr3——每級抽油桿的截面積，m2</p><p><b>　　充滿系數(shù)β的計算</b></p><p>　　= 0.4814 </p>

49、<p>　　式中：K——泵內(nèi)余隙比；取0.1.</p><p><b>　　R——泵內(nèi)氣液比；</b></p><p>　　= =0.892 </p><p>　　=50，m3(標)/m3;=10m3(標)/m3;</p><p>　　=3M Pa;=0.

50、4；P0=105Pa; T0=293K；</p><p>　?。?73＋t=351.66；Z=0.96</p><p>　　泵內(nèi)液體的體積系數(shù)Bi</p><p>　　=1.0462 </p><p><b>　　漏失量的計算</b></p><p>　　檢泵初期的漏失量

51、為：</p><p>　　=0m3/d; </p><p>　　D=0.044m；μ=0.00053Pa·s；l= 1.5m;</p><p>　　ΔP≈PZ—PN=10Pa；g=9.8m/s2；e= 0.00005m;</p><p><b>　　==0.6m/s;</b></p&

52、gt;<p>　　所以最終算出泵的效率：</p><p><b>　　==46.82﹪</b></p><p><b>　　3.6 產(chǎn)量校核</b></p><p><b>　　理論產(chǎn)液量:</b></p><p><b>　?。?-14）</b&

53、gt;</p><p><b>　　實際產(chǎn)量： </b></p><p><b>　　（3-15）</b></p><p><b>　　誤差：<10%</b></p><p>　　因此，它能滿足工程要求</p><p>　　3.7抽油機校核（最大

54、載荷、扭矩）</p><p><b>　　懸點最大載荷：</b></p><p><b>　　=54672(N)</b></p><p>　　——應(yīng)力波在抽油桿柱中的傳播速度，=4968 m/s</p><p><b>　　懸點最小載荷</b></p><p

55、><b>　?。?-17）</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　=32547N</b></p><p>　　C---下沖程動載荷修正系數(shù),一般C=0.85~0.9</p><p>　　即Pmax=37.894kN<7

56、0kN，故抽油機滿足工程要求。</p><p>　　3.8曲柄軸扭矩計算</p><p><b>　　因 ，</b></p><p><b>　　故最大扭矩</b></p><p>　　一般抽油機扭矩利用率在40%-80%之間。</p><p><b>　　實際扭矩

57、利用率為</b></p><p>　　3.9 確定平衡半徑</p><p><b>　　平衡扭矩計算式：</b></p><p>　　────（摘自《采油機械的設(shè)計計算》）</p><p>　　式中 —平衡重所儲存的能量；</p><p>　　—抽油桿柱在油中的重量，N；<

58、/p><p>　　—油井中動液面以上，斷面積等于柱塞全面積的油柱重，N；</p><p>　　S—驢頭懸點的沖程長度，m。</p><p><b>　　=38010N</b></p><p><b>　　=5736N</b></p><p>　　=(30000+5736/2)&#

59、215;1.8</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　這次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，也懂得了如何能夠更好的運用自己所學(xué)的東西，使所學(xué)的東西可以在生產(chǎn)實踐中充分的應(yīng)用，來設(shè)計和解決現(xiàn)實遇到的問題。在設(shè)計過程中遇到的很多困難，尤其使剛開始的時候不知道從何入手。最后是找到了師哥所做的模板，聯(lián)系王老師給的設(shè)計課件和任務(wù)書，才理出了頭緒，開始了自己的

60、設(shè)計。模板在開始確實有了很大的幫助，但在最后，才發(fā)現(xiàn)在模板的影響下自己束手束腳，很難發(fā)揮自己，也很難做好設(shè)計，最后舍棄了模板。在設(shè)計中還有一個很大困難，就是參考資料太少，比如《采油技術(shù)手冊》，而需要查閱的數(shù)據(jù)又很多，最后在同學(xué)的幫助下，找到了《采油技術(shù)手冊》的電子版，查到了自己所需要的數(shù)據(jù)。同時其他所需要的數(shù)據(jù)，也在圖書館找到其他所需要的數(shù)據(jù)。這次設(shè)計雖然只是一次作業(yè)，但我并沒有因此而放松，我把它看成使一次真正的設(shè)計，必須仔細認真，做好

61、每一步程，計算好每一個數(shù)據(jù)，一個微小的過程或者數(shù)據(jù)都會造成具的經(jīng)濟損失。</p><p>　　在這次設(shè)計過程中，老師和班級的各位同學(xué)都給予了很大的幫助。在設(shè)計過程中，遇到的部分困難蔡老師給予了細心的解答，其他問題和班級同學(xué)進行了商討，最后得到了合理的設(shè)計過程。在設(shè)計最后對蔡老師和班級同學(xué)表示真誠的謝意！</p><p><b>　　參考文獻</b></p>