采油課程設計2012年

1、石油生產工程課程設計名稱：類：學號：中國石油大學(北京)2012年xx月xx日列表I .設計基本數據.1二.具體設計和計算階段.2(2.1)根據測試點數據計算IPR曲線.2(2.2) wellbore多相管道流量計算. 4(2.3)懸掛點載荷和抽油桿設計計算.12(2.4)抽油機校核計算.17(2.5)泵效率計算.17(2.6)提升效率計算.20三.設計計算總結果表格.21四。課程設計摘要.22首先，給定設計基礎數據：井深度：2000 9210=2920m套管內徑：0.124m油層靜壓：2750/1001.2=35.04MPa油層溫度：90恒溫層溫度：16地面脫氣油粘度：30mPa.s油相對密

2、度：0.84氣體相對密度：0.76水相對密度：1.0油飽和壓力：10MPa含水量：0.4壓縮：0.5MPa液壓：1 MPa氣油比生產：50m3/m3產地(測試點):30t/d原始井底流壓(測試點):12Mpa抽油機型號：CYJ10353HB分配生產：50t/d泵直徑：44mm(生產低，泵直徑變更為56mm，38mm)筆劃：3m沖洗：6rpm柱塞和套筒徑向間隙：0.3mm沉沒壓力：3MPa馬達額定功率：37千瓦二、設計計算階段2.1油井流入動態(tài)計算油井流入動力學表明了油井產量與井底流動壓力的關系，反映了底水為該井提供油的能力。在單個井中，IPR曲線表示油層的工作特性。因此，它是確定油井合理工作方

3、式的依據，也是分析油井動態(tài)的基礎。設計油井流入動態(tài)計算是利用Petro bras方法Petro bras方法計算集成IPR曲線的本質基于含水量的純油IPR曲線和水IPR曲線的加權平均值。計算測試地點的生產指數時的生產加權平均值。預測產量時流動壓力引起的加權平均數。(1)液體指數計算、和飽和壓力和存儲壓力等測試點是已知的。=30/(35.04-12)=1.3/(d.Mpa)(2)特定生產下的流動壓力Pwf=j()=1.3 x(35.04-10)=32.55t/d=32.55 1.3*10/1.8=39.77t/d-油IPR曲線的最大油產量。在0q到q=10 t/d的情況下，p=15.754ma同

4、樣，q=20 t/d，P=13.877 MpaQ=30 t/d，P=12.0 Mpa在Qq中，q=50 t/d由流動壓力加權平均值導出。P=f 0.125(1-f)P-1=8.166Mpa同樣，q=60t/d，P=5.860 Mpa在Qq中，Q=71t/d，P=2.233 Mpa摘要井底流動壓力與產量的關系列表如下。Pwf/Mpa15.74713.87312.010.08.1665.8602.233Q/(t/d)10203040.653506071油井流入的動態(tài)曲線如下圖所示。圖1油井IPR曲線2.2井筒多相流動計算井筒多相流動壓力梯度方程Wellbore多相管道流的壓力梯度包括克服重力所需的

5、壓力勢能、加速度引起的流體增加動能以及管路上的流體摩擦損失。數學表達式如下：gsin v/d*是多相混合物的密度。v是多相混合物的流速。f是多相混合物的摩擦阻力系數。d是管道直徑。p是壓力。h是深度。g是重力加速度。是傾角的余角。井筒多相管道流量計算包括兩部分：(1)從井到泵入口向上計算。(2)油管從井到泵出口向下計算。1)底部向上計算到泵入口，泵深度Lp計算。使用深度增量迭代方法首先估計迭代深度。此設計使用重復一次的方法，以減少工作量。計算井筒多相管道流時，首先計算井筒溫度場、流體物理參數，然后使用Orkiszewski方法確定流型，執(zhí)行壓力梯度計算，最后計算深度增加和底泵深度Lp。以深度增

6、量重復的步驟：假設井底流壓為12Mpa，壓力減小為0.2mpa估計其深度增量=40米，即深度為1960米。井溫關系可以計算89.96 的井溫。平均壓力和溫度：=(90 89.96)/2=89.98。平均壓力=11.9 Mpa。按平均壓力和平均溫度計算的流體的物理參數是溶解油-氣體比率r=71.31。原油體積系數B=1.25原油密度p=739.00油水混合物的密度P=843.40；死油粘度=6.537 * 10；活性油粘度=3.318 * 10；水的粘度=3.263 * 10；液體的粘度=3.296 * 10；天然氣的壓縮系數z=0.9567天然氣密度90.70。上述單位是世界單位。流動模式由上

7、述流體物性參數確定。不同流類型下的總和計算方法不同，因此，要實現此目的，必須首先在計算中確定流樣式。此方法的四種流類型的拆分限制見表1。表1流動模式限制流類型邊界限制泡沫類分段塞流越過渡船霧流動其中=1.071-0.7277和0.13(對于0.13，=0.13)；=50 36；=75 84()。該段的壓力大于飽和壓力的值，因此該段的流型是純流。計算該段的壓力梯度。壓力梯度計算公式：=843.40；=計算該段的管道長度(深度差值)。比較一步計算和步估計。如果差異超過允許范圍，則使用新值作為估計值，重復 計算，使計算和估計值之間的差異在允許范圍內。此過程僅重復一次。2)向上和向下計算到泵出口，以計

8、算泵出口壓力PZ。壓力增量迭代方法首先用于估算迭代壓力。同樣，也可以只重復一次以減少工作量。計算井筒多相管道流時，首先計算井筒溫度場、流體物理參數，然后使用Orkiszewski方法確定流型，執(zhí)行壓力梯度計算，然后計算壓力增量和泵出風口壓力PZ。以壓力增量重復的步驟知道所有點(地板或頂部)的壓力，然后選擇適當的深度間隙(管道可以分為n段)。估計與計算間隔相對應的壓力增加。計算部分的總和和流體特性參數。壓力梯度計算相應的壓力增量計算比較壓力增加的估計值和計算值，如果兩者之間的差異不在允許范圍內，則將計算值用作新的估計值，并重復步驟 ，使兩者之間的差異在允許范圍內。計算與段落底部相對應的深度和壓力

9、在開始壓力下重復步驟 ，直到每個段的累積深度等于或大于管道長度，計算下一段的深度和壓力。1.5.3氣液兩相垂直管流計算的Orkiszewski方法采用Orkiszewski方法設計井筒多相流動計算。Orkiszewski方法建議的四種流類型為氣泡流、分段塞流、過渡流和環(huán)形霧流。如圖1所示。處理過渡流圖案時使用插值方法。計算漿液壓力梯度時，必須考慮氣體相對液體分布關系。給出了各流動類型的存儲容量和摩擦損失計算方法。圖1氣液混合物流動類型(Orkiszewski)1.壓降公式和流動類型分隔限制正如前面的垂直管道流動能量方程所示，壓降是摩擦能量損失、勢能變化和動能變化的總和。可以直接在樣式(2-36

10、)中創(chuàng)建多個垂直管道流的壓力降公式。(26)樣式-壓力，pa；-摩擦損失梯度，pa/m；-深度，m；-重力加速度，m/S2；-混合物密度，kg/m3；-混合物速度m/s動能項目只有在霧流情況下才有明顯的意義。發(fā)生霧流時，氣體體積流比液體體積流大得多。根據氣體定律，動能變化可以表示為：(27)中-管道循環(huán)橫截面積，m2；-流體的總質量流量，kg/s；-氣體體積流量，m3/s可以將格式(27)替換為格式(26)，清理后，可以使用：(28)型式-管段壓降計算，pa；-計算管路段的深度差異，m；-計算管路段的平均壓力，Pa。每個流類型的總和計算方法不同，下面對每個流類型進行了說明。(1)氣泡流動平均密

11、度中-氣存儲容量比率(氣體含量)，計算管段的氣體體積與管段體積之比；-計算管段液體體積與管段體積之比的液體存儲容量比率(保留率；-氣體、液體和混合物的密度，kg/m3。氣象存儲容量是通過滑動速度計算的?；瑒铀俣榷x為氣象流速和液體流速之間的差異。可解決：中-滑速度，通過實驗確定，m/s；，-氣相和液體的表面流速，m/s通過液體計算氣泡摩擦損失梯度：中摩擦阻力；-液體實際流速，m/s摩擦阻力系數根據管道壁的相對粗糙度和液體雷諾數確定圖2。液體雷諾數：中液體粘度、油、水混合物未乳化時，建議體積加權平均值，Pa.s。圖2(2)漿液混合物的平均密度(34)中液分布系數；-滑動速度，m/s滑動速度可以使

12、用Griffith和Wallis建議的公式計算。(35)(3)過渡流過渡流的混合物平均密度和摩擦梯度首先由分段塞流和霧流分別計算，然后使用插值方法確定其值。(36)(37)按樣式的、和、分段塞和霧流計算的混合物密度和摩擦漸變。(4)霧流霧流混合物密度計算公式與氣泡流相同。因為沒有霧流的氣液相對運動速度，所以滑動速度接近霧，基本上不滑動。所以(38)摩擦梯度是連續(xù)的氣象，即(39)中-氣體表觀流速，m/s霧流摩擦系數可在圖2中確定，具體取決于氣體雷諾數和液膜的相對粗糙度。使用其他流類型計算壓力斜度的步驟與前面介紹的摩擦損失系數方法基本相同，不同之處在于在計算混合密度和摩擦之前，必須根據流類型限制確定流類型。圖3是Orkiszewski方法的計算流程圖。圖3 Orkiszewski方法計算流框圖2.3懸點載荷和抽油桿的設計計算有關抽油桿設計的一般方法，請參閱采油工程設計與原理。設計方法更復雜的原因之一是桿柱的最大、最小荷載和桿長度不是線性關系。例如，在考慮抽油桿彈性時，懸掛點載荷、桿柱摩擦時，懸掛點載荷公式和桿長度不是線性關系。第二是因為桿、管環(huán)空氣壓力分布取決于桿直徑，而桿柱設計為使用桿、管環(huán)空氣壓力分布。由于綜合課程設計時間較短，這里提供了簡化柱設計的方法。如果暫時指定了桿、管環(huán)的壓力分布，而不管油水兩相、摩擦時的壓力分布，桿柱的最大和最小載荷公式使用以下與桿增