有杆抽油系统的设计

187440.61860620.851.0290.9436400.1β=0.6580Ps=2.384400.1019.8ρl=0.95249801.15Lp=11627850油管内径：Dti=62mm(2.44Lin)产液指数：J=4.0m3/(d*Mpa)试井产量：Qt=36m3/d原油相对密度：0.85地层水相对密度：1.02杆柱的使用系数：SF=0.9有杆抽油系统的设计地层平均压力：Pr=18MPa原油饱和压力：Pb=7MPa含水率：fw=60%油层中部深度：H=1860m3、确定下泵深度（1178m）ρl=ρwfw+(1-fw)ρo设计产量（配产）：Qx=40m3/d井口套管压力：Pc=0.1Mpa则Qt下的井底流压可通过下式计算：Pwf=Pr-Qt/J=2、确定沉没压力（2.537Mpa）泵入口温度：80℃GOR（气油比）：40m3/m3则0＜Qt＜Qb，此时产量与流压呈线性关系Qomax=Qb+Qc=Qb+JPb/1.8=而Qt=36m3/d.一：油井产能预测或流压的确定1、确定井底流压（9Mpa）Qb=J(Pr-Pb)=频率系数Fc=1.15声波在抽油杆中的速度a=4980m/s泵挂深度的公式为书中（7-24）重力加速度：g=9.8计算沉没压力公式如公式（7-23）以上公式计算沉没压力，β为未知数，可自己设定一个β值，钢材的密度7850kg/m3标准状况下压力：Psc=0.101MPasPT=PRHP=CBE=Atop=σmin=σT=HPm=59.56ηp=0.750.75Qt=53.3952①Dp=38.1s*n=32.5则有：n68912s5.424.063.612.708②Dp=44.5s*n=243、确定下泵深度（1178m）ρl=ρwfw+(1-fw)ρo则Qt下的井底流压可通过下式计算：2、确定沉没压力（2.537Mpa）由于s、n、Dp都是未知的，应采用不同的泵径Dp来确定S、N的组合二、初选抽汲参数1、泵效泵效ηp采用如下公式计算：ηp=1-0.4(Lp/(Lp+300))2则0＜Qt＜Qb，此时产量与流压呈线性关系Qt（PD，泵的理论排量）=Qx/ηpQomax=Qb+Qc=Qb+JPb/1.8=一：油井产能预测或流压的确定1、确定井底流压（9Mpa）原则上：s*n=20-50m/min由于油管内径Dti=62mm，因而泵径Dp不泵挂深度的公式为书中（7-24）s*n=Qt/(1.131*10-3Dp2)s*n=53.3/(1.131*10-3Dp2)计算沉没压力公式如公式（7-23）以上公式计算沉没压力，β为未知数，则：1、2符合要求选用Dp=38.1mm和Dp=44.45mm的泵径（2）：柱塞长度选用1.2m，防冲距0.8m。（3）：根据不同的泵径，选择不同的s、n组合。应大于油管内径，则可供选择的泵径为：38.1mm，44.45mm，57.15mm则有：1、Dp=38.1mm时，s*n=32.52、Dp=44.45mm时，s*n=243、Dp=57.15mm时，s*n=14.4(舍去)则有：n68912s432.672PT=PRHP=CBE=Atop=σmin=σT=HPm=Fo=1234912.523Fo=1680964.30.2s5.4174.063.6112.71s4n68912n6n/no'0.0810.110.12170.16n/no'0.082Skr62.6262.662.61562.6Skr85.23Kr11.5615.417.3423.1Kr21.31Er0.0740.060.04960.04Er0.04n/no'=n/(No*Fc)取Sp/S=0.8，查图7-4得Fo/Skr=0.2Er=(1/Kr)/(Lp*10-3),则有：以上计算的弹性系数值大于表7-6中的弹性系数值。故全部舍去三、初选抽油杆柱(1)、Dp=38.1mm,s*n=32.5Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4No=15a/L=以上计算的弹性系数值只有0.04不符合，其他三组符合要求综合可知，只有Dp=44.45mm，s*n=24时符合抽油杆柱的设计。（2）、Dp=44.45mm，s*n=24Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4No=15a/L=n/no'=n/(No*Fc)取Sp/S=0.8，查图7-4得Fo/Skr=0.2Er=(1/Kr)/(Lp*10-3),则有：（3）：根据不同的泵径，选择不同的s、n组合。该数据虽然符合抽油杆柱中的弹性系数值，但是仍然太大。故也将其舍去。PT=PRHP=CBE=Atop=σmin=σT=扭矩利用率：62.02%44.49%初选抽油机经过计算发现，要求负荷利用率和扭矩利用率在40%-80%之间，只有选择型号为CYJ8-3-48B的抽油机比较合适。(查阅采油工程手册（上）)（1）S=3,N=8(Dp=44.45mm)48.44%53.23%扭矩利用率：（1）S=2.67,N=9(Dp=44.45mm)负荷利用率：负荷利用率：扭矩利用率：53.19%50.74%（1）S=2,N=12(Dp=44.45mm)负荷利用率：HPm=1.4217.045Fc=1.13764.31Er=0.02970.2Et=0.0041432.66728912Fo=1704517.0450.110.12340.171/kr=0.034585.2385.2385.228.4131.95742.6Skr=86.9580.196010.030.02690.02N/No=0.12440.109411/Kt=0.00481Sp/S=0.8Sp=2.318PD=41.44四、有杆抽油装置的设计(API方法)（1）S=3,N=8(Dp=44.45mm)qr=1.42kg/m4.14*10-3Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/415.9mm杆比例为56.4%，12.7mm杆比例43.6%1/kr=Er*L*10-3Skr=S/(1/kr)以上计算的弹性系数值只有0.04不符合，其他三组符合要求综合可知，只有Dp=44.45mm，s*n=24时符合抽油杆柱的设计。（2）、Dp=44.45mm，s*n=24Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4n/no'=n/(No*Fc)取Sp/S=0.8，查图7-4得Fo/Skr=0.2Er=(1/Kr)/(Lp*10-3),则有：求Sp和PDSp=[(Sp/s)*s]-[Fo*(1/Kt)]PD=1.131*10-3*Sp*N*Dp2由于设计的产量为40m3/d，而通过参数计算出的泵排量为41.42m3/d，满足相对误差小于10%的要求Fo/Skr=N/No=N/(15a/L)N/No'=N/No'=(N/No)/Fc1/Kt=Et*LWr=qr*g*LWr=1616516.39Wrf=14.4020.165620.280.060.210.180.05Ta=0.9328PPRL=38.75138413MPRL=9.18499257.2PT=25.551PRHP=6.261CBE=24.315.9Wrf/(Skr)=Wrf=Wr(1-ρl/ρs)由图7-6至图7-11查得无因次参数如下：⑤要求平衡值CBECBE=1.06(Wrf+Fo*0.5)抽油杆强度校核最粗的抽油杆直径为15.9mmMPRL=Wrf-[(F2/Skr)*Skr]③曲柄最大扭矩PTPT=[2T/(S2kr)]*Skr*S*0.5*Ta④光杆马力PRHPPRHP=[F3/(Skr)]*Skr*S*N/60Ta=1+(Wrf/Skr-0.3)*0.5求工作参数①光杆最大载荷PPRLPPRL=Wrf+[(F1/Skr)*Skr]②光杆最小载荷MPRLF1/(Skr)=F2/(Skr)=2T/(S2kr)=F3/(Skr)=C=5%Atop=198.46σmin=46.646σT=965(查表得)σa=240.74σmax=193.56Rs=0.7569σmax/σa0.804He=895.33HPh=3.8672(KW)Pi=8.615η=0.4489σmin=MPRL/Atopσa=(σT/4+0.5626σmin)*SFσmax=PPRL/Atop很明显，σa＞σmax杆应力利用率：σmax/σa=Rs=（σmax-σmin）/(σa-σmin)满足0.5＜Rs＜1因而抽油杆柱校核准确，S=3，N=8，Dp=44.45mm满足要求电动机输出功率Pi有效扬程HeHe=Hm-(Pwf*1000)/(γl*g)水力功率HPhHPh=Q*He*γl*g/86400计算举升效率LEPi=PRHP/ηs系统效率ηη=HPh/Pi经过计算发现，要求负荷利用率和扭矩利用率在40%-80%之间，只有选择型号为CYJ8-3-48B的抽油机比较合适。(查阅采油工程手册（上）)LE=0.6177EI=10036(最小)HPm=16.369LE=HPh/PRHP经比较选择，该方案为最优方案选择原动机计算经济指数EIEI=(PPRL*PT*PRHP)/LE结论：经过以上计算，本设计可选用的抽油机型号为CYJ8-3-48B型，冲程为3米，冲次为8次/分，泵径为44.45mm。15.9mm杆比例为56.4%，12.7mm杆比例43.6%，油管规格为73.3mm。HPm=PRHP*CLF/ηs44.4544.451.59Fc=1.061Er=0.0261Et=0.0041Fo=1704517.0451/kr=0.0303Skr=88.0670.19355N/No=0.140.131911/Kt=0.00481Sp/S=0.8Sp=2.054PD=41.31四、有杆抽油装置的设计(API方法)15.9mm杆比例为56.4%，12.7mm杆比例43.6%1/kr=Er*L*10-3Skr=S/(1/kr)Fo/Skr=N/No=N/(15a/L)N/No'=(N/No)/Fc（1）S=2.67,N=9(Dp=44.45mm)qr=1.59kg/m15.9mm杆比例为83.4%，12.7mm杆比例16.6%4.14*10-3Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4由于设计的产量为40m3/d，而通过参数计算出的泵排量为41.29m3/d，满足相对误差小于10%的要求Wr=qr*g*LN/No'=1/Kt=Et*L求Sp和PDSp=[(Sp/s)*s]-[Fo*(1/Kt)]PD=1.131*10-3*Sp*N*Dp2Wr=1810018.355Wrf=16.1290.183140.30.0650.220.20.05Ta=0.9416PPRL=42.54942183MPRL=10.40510484PT=24.354PRHP=7.0542CBE=26.13115.9Wrf=Wr(1-ρl/ρs)Wrf/(Skr)=由图7-6至图7-11查得无因次参数如下：Ta=1+(Wrf/Skr-0.3)*0.5求工作参数①光杆最大载荷PPRLPPRL=Wrf+[(F1/Skr)*Skr]②光杆最小载荷MPRLF1/(Skr)=F2/(Skr)=2T/(S2kr)=F3/(Skr)=C=⑤要求平衡值CBECBE=1.06(Wrf+Fo*0.5)抽油杆强度校核最粗的抽油杆直径为15.9mmMPRL=Wrf-[(F2/Skr)*Skr]③曲柄最大扭矩PTPT=[2T/(S2kr)]*Skr*S*0.5*Ta④光杆马力PRHPPRHP=[F3/(Skr)]*Skr*S*N/60Atop=198.46σmin=52.828σT=965(查表得)σa=243.87σmax=212.56Rs=0.8361σmax/σa0.87158He=895.33HPh=3.8672(KW)Pi=9.7065η=0.3984σmin=MPRL/Atop因而抽油杆柱校核准确，S=2.67，N=9，Dp=44.45mm满足要求σa=(σT/4+0.5626σmin)*SFσmax=PPRL/Atop很明显，σa＞σmax杆应力利用率：σm