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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。一、 基础数据抽油井系统杆柱设计所必须的基础数据主要有基础生产数据、 原油粘温关系数据、 抽油机型参数、 抽油杆参数、 抽油泵参数。其中 , 抽油机型、 抽油泵这三方面的参数、 抽油杆参数、 抽油泵参数。其中 , 抽油机型、 抽油杆、 抽油泵泵这三方面的参数均可由采油技术手册 ( 修订本四 ) 查得。1. 基础生产数据基础生产数据是进行抽油井系统设计的基本条件, 它包括油井井身结构、油层物性、 流体 ( 油、 气、 水 ) 物性、 油井条件 ,传热性质以及与油井产能有关的试井参数等,详见表1。表1基础生产数据油层深度: 1500.0
2、0 m试井产液量: 25 m/d套管内径: 124.00 mm试井流压: 5.00 MPa油管内径: 88.90 mm体积含水率: 30 %井底温度 : 80原油密度: 997.40 kg/m地层压力: 10.00 Mpa地层水密度: 1000.00 kg/m饱和压力: 7.00 Mpa原油比热: 2100 W/kg传热系数 : 2.5 W/M地层水比热: 4186.8 W/kg地温梯度 : 3.3/100m设计沉没度: 200.00 m2. 原油粘温关系数据原油粘度是影响摩擦载荷的主要因素,因此原油粘度数据的准确度是影响设计结果合理性的重要参数。 原油粘度随温度变化非常敏感,经过对现场实测原
3、油粘温关系数据进行回归分析,能够得到原油粘度随温度变化的关系式。这样,不但能够提高抽油井系统设计结果的准确度,而且还易于实现设计的程序化。现场能够提供的原油粘温关系数据,如表 2 所示。表 2某区块原油粘温关系数据资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。温度 , 4045505560657075粘度 , mPas2680182012409006004203102303. 抽油机参数抽油机参数是指常规型游梁式抽油机的型号、 结构参数、 能够提供的冲程冲次大小。当前已有 93 种不同型号的常规型抽油机 , 其型号意义如下 :不同型号抽油机的参数可见 采油技术手册 ( 修订本四
4、 )。这里 ,以宝鸡产 CYJ10-3-48 型抽油机为例 , 其有关参数见表 3。表 3 抽油机参数游梁前臂游梁后臂连杆长度曲柄半径 / 冲程冲次(mm)(mm)(mm)(mm/m)(1/min)300033306.0, 9.0, 12.0另外 , 由抽油机型号 CYJ10-3-48,根据型号意义可直接得出 :许用载荷 Pmax许用扭矩M=48 kN=100 kN;max资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。4. 抽油杆参数抽油杆的材质为普通碳钢,其许用应力一般为90 N/mm ,可提供的直径有 :16 mm、 19 mm、 22 mm 、 25 mm 和 29 mm
5、。二、 设计要求根据以上的基础数据 , 在产液量为 28.29 m /d 时, 对该井进行系统选择设计以下内容 :(1) 确定出该井的井温分布 ;(2) 确定出原油粘温关系表示式 ;(3) 确定合理的下泵深度 ;(4) 选择合适的冲程和冲次 ;(5) 选择合适的抽油泵 ;(6) 确定出抽油杆直径及组合 ;(7) 计算出悬点的最大和最小载荷 ;(8) 计算并校核减速箱扭矩 ;(9) 计算电机功率并选电机 ;(10) 选择出合适的抽油机。三、 设计步骤针对该井的已知条件 ,系统设计的步骤如下 :(1) 根据油井条件 , 建立热传导能量方程 , 计算出井温沿井深的温度分布 ;(2) 经过对原油粘温关
6、系数据进行回归分析 , 拟合出原油粘温关系表示式 ;(3) 根据试井参数 , 确定出该井的流入动态方程 , 并进一步确定出在设计排量条件下的井底流压 ;(4) 根据设计沉没度确定泵吸入口压力 ;(5) 根据井底流压和泵吸入口压力 , 确定下泵高度 , 并进一步确定下泵深度 ;资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(6) 初选抽油机 , 并根据油井条件 , 选择合适的冲程和冲次 ;(7) 根据冲程、 冲次和设计排量 , 确定抽油泵的直径 ;(8) 自下而上 , 计算并确定抽油杆直径及组合 ;(9) 计算悬点最大和最小载荷 , 并对所选择的抽油机进行载荷校核 ;(10) 计
7、算减速箱的最大扭矩 , 并进行扭矩校核 ;(11) 计算需要的电机功率 , 并进行电机功率校核 ;(12) 选择抽油机。四、 设计原理及计算1. 油井温度分布原油越稠 ,原油粘度随井温变化就越敏感。 因此 ,井温分布对抽油井系统选择设计是十分重要的。根据热传导 ,可建立井筒的能量方程为:(1)式中油管中 L 位置处原油的温度 ,;K1总传热系数 , W/( m );内热源 , W/m;W水当量 , W/井底原油温度 ,;m地层温度梯度 ,/m。对于常规采油来说 ,由于没有内热源 ,故可取=0。水当量 W可如下计算 :W=MfCf +MgCg资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或
8、者删除。式中 Mf井液质量流量 , kg/s;Cf 井液比热 , W/(g );Mg气体质量流量 , kg/s;Cg 气体的比热 , W/(g );g重力加速度 , m/s。将已知数据代入方程 (1),可计算出任意深度所对应的油井温度 ,由此温度便能够计算出处于该深度处原油的粘度 ,从而能够进一步计算摩擦载荷、选择抽油设备。另外 ,还能够根据计算结果做出井温沿井深的分布曲线 ,如图 1 所示。2. 原油粘温关系将现场实测原油粘温数据经过回归分析 , 发现原油粘度随温度的变化服从指数规律 , 可用下式表示 :(2)式中原油的动力粘度 , mPas;t 原油的温度 , ; a 系数常数 ;b 温度
9、指数。其中 ,a=9.7861, b=3.9483 。对于不同区块原油 ,a、 b 的取值不同。3. 井底流压井底流压是确定下泵深度的重要参数,因此 ,进行抽油井系统设计时必须首先确定。井底流压主要是利用油井产能并根据设计排量来确定。油井流入动态具有多种类型 ,这里采用沃格尔方程 :(3)资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。式中 q1对应于井底流压pwf 下的油井产量 ;q1max油井的极限产量 ;pwf 井底流压 ;pr 平地层压力。将已知数据代入上式 ,在设计排量为 q1=28.29 m /d 的条件下 ,求得该井流压为 :pwf。=4.50 MPa4. 泵吸入口
10、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 :(4)代入已知数据 ,得=998.18m /d 。再根据沉没度 hs=200 m,可求得泵吸入口压力 ps。=1.958 MPa5. 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,而且影响着悬点载荷、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 :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。这里采用单相估算法。自油层中部到泵吸入口之间的压差为 2.542 Mpa,根据静液柱估算 , 该压差对应的高度 Hp 为 208.63m。因此 ,下泵深度则为 :6. 确定冲程和冲次