采油工程課程設(shè)計

1、遠程教育學(xué)院采油工程課程設(shè)計姓名：孫世峰班級：1203學(xué)號：201203205829中國石油大學(xué)（北京）遠程教育學(xué)院2013年12月9日中國石油大學(xué)（北京） 遠程教育學(xué)院目錄1 .給定設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)22 .具體設(shè)計及計算步驟22.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算與分析22.2 油井流入動態(tài)計算32.3 采油工程參數(shù)計算42.4 抽油機校核72.5 增產(chǎn)措施計算72.6 注水措施建議93一、給定設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井深：2000+29X10=2290m套管內(nèi)徑：0.124m油層靜壓：2290/100X1.0=22.9MPa油層溫度：90C恒溫層溫度：16c地面脫氣油粘度：30mPa.s油相對密度：0.84氣相對密度：0

2、.76水相對密度：1.0油飽和壓力：10MPa含水率：0.4套壓：0.5MPa油壓：1MPa生產(chǎn)氣油比：50m3/m3原產(chǎn)液量（測試點）：30t/d原井底流壓（測試點）:13.45Mpa抽油機型號：CYJ10353HB配產(chǎn)量：50t/d泵徑：44mm（口果產(chǎn)量低，而泵徑改為56mm38mm）沖程：3m沖次：6rpm柱塞與襯套徑向間隙:0.3mm沉沒壓力：3MPa電機額定功率：37kw抽油桿：D級桿，使用系數(shù)SF=0.8,桿徑19mm抽油才f質(zhì)量2.3kg/m二、設(shè)計計算步驟2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算與分析（1）計算井深：2000+29x10=2290m中國石油大學(xué)(北京) 遠程教育學(xué)院(2)計算油層

3、靜壓：2290/100X1.0=22.9MPa2.2 油井流入動態(tài)計算油井流入動態(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(dāng)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。1)采液指數(shù)計算已知一個測試點；Pwftest、qtxst和飽和壓力d及油藏壓力P。如果pwftest之pb貝lj1=_qn

4、est=30/(22.9-14.5)=3.57/(d.Mpa)Pl一Pwftest如果Pwftest<Pb采液指數(shù)qtxestj=_(1-fw)(P1-Pb-PbA)fw(P1-Pwfxets)L8式中，a=1-0.2(*)-0.8()PbPbqtxest一對應(yīng)流壓Pwfxets時總產(chǎn)液量;fw含水率，小樹：qomzx油IPR曲線的最大產(chǎn)油量。2）某一產(chǎn)量qt下的流壓Pwfqb=j（百_Pb）=3.57x（22.9-10）=46.05t/dq0mzx=qb+陋=46.05+3.57*10/1.8=65.88t/d1.8qomzx-油IPR曲線的最大產(chǎn)油量。當(dāng)0(qtqb時，令qt1=10

5、t/d,則pwf1=R邑=15.754Mpaj同理，qt2=20t/d,Pwf2=13.877Mpaqt3=30t/d,Pwf3=12.0Mpa當(dāng)qbqtq0mzx時,令qt4=50t/d,則按流壓加權(quán)平均進行推導(dǎo)得：Pwf4=fw(3-qt)+0.125(1-fw)Pb-1+81-80(qt-qb)=8.166Mpajqomzx-qb同理qt5=60t/d,Pwf5=5.860Mpaq omzxqomzx(qt-qomzx)(8fw-9)qt時，pwf=fw(Pi)-JJ令qt6=71t/d,Pwf6=2.233MpaIPR曲線Q (t/d )綜上，井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系列表如下:Pwf/Mp

6、a15.74713.87312.010.08.1665.8602.233Q/(t/d)10203040.653506071得到油井的流入動態(tài)曲線如下圖:2.3 采油工程參數(shù)計算2.4 采油工程參數(shù)計算抽油桿柱設(shè)計的一般方法見采油工程設(shè)計與原理。之所以設(shè)計方法較復(fù)雜，原因之一是因為桿柱的最大、最小載荷與桿長不是線性關(guān)系。例如在考慮抽油桿彈性時的懸點載荷、在考慮桿柱摩擦?xí)r的懸點載荷公式與桿長不是線性關(guān)系。原因之二是因為桿、管環(huán)空中的壓力分布取決于桿徑，而桿柱的設(shè)計有用到桿、管環(huán)空中的壓力分布。4中國石油大學(xué)（北京） 遠程教育學(xué)院由于綜合課程設(shè)計時間較少，所以這里提供一種簡化桿柱設(shè)計方法。暫將桿、管

7、環(huán)空中的壓力分布給定（按油水兩相、不考慮摩擦?xí)r的壓力分布），桿柱的最大、最小載荷公式采用與桿長成線性關(guān)系的下面公式。它是針對液體粘度較低、直井、游梁抽油機的桿柱載荷公式。懸點最大、最小載荷的計算公式：Pmax叫Wl)(1j 1SN2) 1790，Wl = fp(Pz -Pn)(40)(41)(42)式中：qri第i級桿每米桿在空氣中的質(zhì)量，Kg/mLri 第i級桿桿長，m；1 抽油桿級數(shù)，從下向上計數(shù);P Z泵排出口壓力，Pa；Pn泵的沉沒壓力，Pa；N沖次，rpm;S光桿沖程，m；f p活塞截面積，m；g重力加速度，m/s2；Pmin =£ Wr；-j 1菽Wrjiiiv Wj 八

8、Wj，Pj (frj-frljjj 1j 1j 1式中：令frO=0Pj 第j級抽油桿底部斷面處壓力，Pa：j 4Pj =Pt ：0(1-fw)?wfw*g(L-x Lt)11(43)(44)(45)Pt 井口油壓，Pa;P0地面油密度，kg/m3;fw體積含水率，小數(shù)；應(yīng)力范圍比pL計算公式:PL:二 max - c min二all - c min(46)6(47)PmaxPmin二max=c-min=frfr抽油桿柱的許用最大應(yīng)力的計算公式：call=（T+0.5625cmin）SF式中：-all抽油桿許用最大應(yīng)力，Pa；T抽油桿最小抗張強度，對C級桿，T=6.3*108Pa,對D級桿T=

9、8.1*108Pa;二min抽油桿最小應(yīng)力，Pa；SF使用系數(shù)，考慮到流體腐蝕性等因素而附加的系數(shù)（小于或等于1.0）,使用時可考表2來選值。表2抽油桿的使用系數(shù)使用介質(zhì)APID級桿APIC級桿無腐蝕性1.001.00礦化水0.900.65含硫化氫0.700.50若抽油桿的應(yīng)力范圍比小于pL則認為抽油桿滿足強度要求，此時桿組長度可根據(jù)pL直接推導(dǎo)出桿柱長度的顯示公式。對于液體粘度低的油井可不考慮采用加重桿，抽油桿自下而上依次增粗，所以應(yīng)先給定最小桿徑（19mm然后自下而上依次設(shè)計。有應(yīng)力范圍比的計算公式即給定的應(yīng)力范圍比（瓦=0.85）計算第一級桿長L1,若L1大于等于泵深L,則抽油桿為單級桿

10、，桿長為L,并計算相應(yīng)的應(yīng)力范圍比，若L1小于泵深L,則由應(yīng)力范圍比的計算公式及給定的應(yīng)力范圍比計算第二級桿長L2,若L2大于等于（L-L1）,則第二級桿長為L2,并計算相應(yīng)的應(yīng)力范圍比，若L2小于（L-L1）,則同理進行設(shè)計。在設(shè)計中若桿徑為25mm5不能滿足強度要求，則需改變抽汲中國石油大學(xué)（北京） 遠程教育學(xué)院參數(shù)。在設(shè)計中若桿徑小于或等于25mm#滿足強度要求，則桿柱設(shè)計結(jié)束。此為桿柱非等強度設(shè)計方法。若采用等強度設(shè)計方法，則需降低瓦重新設(shè)計桿的長度。在設(shè)計抽油桿的過程中油管直徑一般取2%”(外徑73mm,內(nèi)徑62mm)。若泵徑大于或等于70mm,則油管全用3”(外徑89mm,內(nèi)徑76

11、mm),原因是作業(yè)時大柱塞不能下如小直徑油管中；若采用25mm抽油桿，則相應(yīng)油管直徑應(yīng)用3“，原因是25mm抽油桿節(jié)箍為55mm,與62mm油管間隙太小。當(dāng)采用多級桿時3”油管長度比25mm桿長多10m。2.5 抽油機校核1)最大扭矩計算公式Mmax=1800S+0.202S(PmaxPmin)=1800父3+0202父3M(29343.66-7149.68)=18849.55N.m2)電動機功率計算，Nt1000Mmax n143881000 18849.55 614388=7860.53W所以，可知電機的計算功率小于電機的額定功率，因而符合要求。2.6 增產(chǎn)措施計算(1)泵效及其影響因素在

12、抽油井生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)量Q一股都比理論產(chǎn)量Qt要低，兩者的比值叫泵效，7表小，"=旦(50)Qt(2)產(chǎn)量計算根據(jù)影響泵效的三方面的因素，實際產(chǎn)量的計算公式為Q=QtmSPxEqea1(51)SBlBl式中：Q實際產(chǎn)量，nVd;Qt理論產(chǎn)量，m3/d;Sp柱塞沖程，mis光桿沖程，mSps抽油桿柱和油管柱彈性伸縮引起沖程損失系數(shù);Bl泵內(nèi)液體的體積系數(shù)；B泵的充滿系數(shù)；q海檢泵初期的漏失量，m3/d;1）理論排量計算Qt=1440fpSN=14000.001499936=37.80m3/dp2）沖程損失系數(shù)Sp/S的計算根據(jù)靜載荷和慣性載荷對光桿沖程的影響計算本設(shè)計按照油管未錨定計

13、算。E鋼的彈性模數(shù)，2.06*1013引Lf動液面深度，m；L1、L2、L3每級抽油桿的長度，mf1、fr2、fr3每級抽油才f的截面積，M3）充滿系數(shù)B的計算1 -KR=0.481410式中：K泵內(nèi)余隙比；取0.1.R泵內(nèi)氣液比;5=0.8925(Pn 105)T(3 106 105)293(Rp-Rs)(1-fw)P)TinZ_(50-10)0.610351.660.96F2當(dāng)油管未錨定時；/=(1L)WM上-3)S2SEfr1fr2fr3ft由于只有一級抽油桿柱，所以公式簡化為：生=(1.d)_W_占與=(1.0)_1499.9(1200.1200)S2SEfr1ft232,061011

14、0.00149990.001521=1.018式中：u=L/a=0.1478曲柄角速度，rad/s;=兀N/30=兀父6/30=0.6283;a聲波在抽油桿柱中的傳播速度，5100m/s；FW1=（FZ-Pin）fp：1Lfgfp=11060.0014999=1499.9NP泵排出口壓力，Pa；Pin泵內(nèi)壓力，Pa；當(dāng)液體粘度較低時，可忽略泵吸入口壓力，故Pin-PN；Pn泵的沉沒壓力，Pa；fp、fr、ft活塞、抽油桿及油管金屬截面積，m；L抽油桿柱總長度，m；pl液體密度，kg/m*23*S;Rp=50,m3(標)/m34*;Rs=10m3(標)/m3;Pn=3MPa;fW=0.4;R=105Pa;T0=293K;Tin=273+1=351.66;Z=0.964)泵內(nèi)液體的體積系數(shù)BlBi=B0(1-fw)Bwfw：B