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1、采油工程课程设计姓名： 李健星班级： 1 班学号： 915463中国石油大学（北京）1、设计基础数据： 12、 具体设计及计算步骤 2（ 1） 油井流入动态计算 2（ 2） 流体物性参数计算方法 4（ 3） 井筒温度场的计算 7（ 4） 井筒多相流的计算 8（ 5） 悬点载荷和抽油杆柱设计计算 17（ 6） 抽油机校核 21（7） 泵效计算 22（8） 举升效率计算 253、设计计算总结果 26有杆抽油系统包括油层， 井筒流体、 油管、抽油杆、泵、抽油机、 电动机、地面出油管线直到油气分离器。 有杆抽油系统设计就是选择 合理的机，杆，泵，管以及相应的抽汲参数，目的是挖掘油井潜力， 使生产压力差
2、合理，抽油设备工作安全、 高效及达到较好的经济效益。本次采油工程课程设计的主要内容是进行有杆抽油生产系统设 计，通过设计计算，让学生了解有杆抽油生产系统的组成、设计原理 及设计思路。1、设计基础数据：井深：2000+学号末两位63 x 10m=2630m套管内径： 0.124m油层静压：给定地层压力系数为1.2MPa/100m,即油层静压为井深2630m/100mx 1.2MPa=31.56MPa油层温度：90 C恒温层温度：16C地面脱气油粘度： 30mPa.s油相对密度： 0.84气相对密度： 0.76水相对密度： 1.0油饱和压力： 10MPa含水率： 0.4套压： 0.5MPa油压：
3、1 MPa生产气油比： 50m3/m3 原产液量 （测试点 ）：30t/d 原井底流压（测试点）:12MPa （根据测试液面计算得到） 抽油机型号： CYJ10353HB 配产量: 50t/d泵径：44mm（如果产量低泵径可改为 56mm, 70mm）冲程: 3m冲次： 6rpm沉没压力： 3MPa 电机额定功率： 37kw2、具体设计及计算步骤（ 1 ） 油井流入动态计算油井流入动态是指油井产量与井底流动压力的关系,它反映了 油藏向该井供油的能力, 从单井来讲, IPR 曲线表示了油层工作特性。 因而,他既是确定油井合理工作方式的依据, 也是分析油井动态的基 础。本次设计油井流入动态计算采用
4、 Petrobras方法。Petrobras方法 计算综合 IPR 曲线的实质是按含水率取纯油 IPR 曲线和水 IPR 曲线 的加权平均值。当已知测试点计算采液指数时,是按产量加权平均； 当预测产量或流压加权求平均值。采液指数计算已知一个测试点：Pwftest、qtxest和饱和压力Pb及油藏压力P。因为也Pb，庐二=八=2.83叱）某一产量q下的流压Pwfqb=j(P1 Pj=2.083 x (26.4- 10) =34.161t/dqomzx=qb + Pb=34.161 + 2083 10=45.733t/d1.8 1.8qomzx-油IPR曲线的最大产油量。 当 0 qt qb时，令
5、 qt1=10 t/d,则Pwf1 = P1 虫= 26.4 =21.599MPaj2.083同理，qt2=20 t/d，Pwf2=16.798MPaqt3 =30 t/d， Pwf3=11.998 MPa当qb qt qomzx时，令qt4=40 t/d,则按流压加权平均进行推 导得：Pwf4=fw(P 与+0.125(1-fw)Pb-1+、81 80( qt qb )jqomzx qb40=0.4 (26.4 )+0.125X (1-0.4) x 10X2.083-1+,81 80(40 34.161 )45.733 34.161=6.910MPa当 q omzx qt 时，Pwffw (
6、 p1qomzx )(qq。 mzx )(8 fw9)J#令 qt6 =46t/dPwf =0.4 (26.445.733、(46 45.733) (8 0.4 9)2.083)2.083=2.521MPa综上，井底流压与产量的关系列表如下:Pwf/ MPa21.59916.79811.9986.9102.521Q/(t/d)1020304046得到油井的流入动态曲线如下图:图1 油井IPR曲线Q/(t/d)(2)流体物性参数计算方法在地层的压力26.4Mpa和温度90C时。原油的API度141.5141.5“ cuyAPI =131.5=131.5= 36.95y。0. 84y 地面条件下的
7、原油相对密度：0.84。 溶解油气比的计算因为15 yapi =36.95,使用Lastater的相关式23650moyng1 y ng(12)式中，mo 地面脱气原油的有效分子量;yng 天然气的摩尔分数。m。的计算y api 38 时m。61.933 yAPi0.0943=264.93yng的计算:首先计算泡点压力系数:Xg8.0558 p g5105 (t 273.15)= 1.69所以：Rs=23650*y* yng =58.87m3 m3 m。1 yng由 0.7Xg3.448，yng 2401 喘=.4398原油的体积系数的计算5.615R,2.25t40=556.92B 0=0.
8、972+0.000147*F1.175 = 1.22 m3/ m3 原油密度计算P0 = 1000(y0 1.206*10 3Rsys) =732.75kg/m3 B0式中，P。-在压力P及温度T下的原油密度，kg/m3 ；y 0 -地面条件下的原油相对密度；y s -地面条件下的气相对密度；Rs-在压力P及温度T下的溶解油气比，m3/ m3;Bo-在压力P及温度T下的原油体积系数，m3/ m3 油水混合液体的密度Pz= Po * （1 fw） Pw* fw =839.65 kg/m3 液体粘度1）原油粘度死油”（脱气油）粘度Podx=10 1100010。.2184 110004=6.535
9、5*10 Pa.s式中 x=y*( 32+1.8t)1.163=0.2184 (地面)y=100活油”(饱和油)粘度A=10.715*(5.615Rs + 100) 0.515 =0.4715B=5.44*( 5.615Rs + 150)0.338 =0.6748比二 A*(100* 畑)B =3.5386*10 4Pa.s1000g、g为原油死油与活油的粘度，单位为 Pa.s2）水的粘度1.003 1.479 10 2 (32 1.8t) 1.982 10 5 (32 1.8t)2 _ eUw 1.12 e10001000=3.262*10 4Pa.s式中，gw为水的粘度，单位为Pa.s3）
10、液体的粘度4卩=p.(1-fw)+ 国*f w=3.428*10 Pa.se 1.01510 P 油、天然气的表面张力42.40.047(1.8t32) 0.267(yAPI)1000=3.916 N/m式中，(Tog为油、气的表面张力，N/m; 水、天然气的表面张力248 1.8t206(23.33)637.78+ 0(137.78)#3.62575*10 7 P其中,0(23.33)1000=0.1277 N/m所以_ 52.5637.78 =8.7018*10 p =3.717*101000N/m= 248 1.8tC(t) = 0(23.33) - 637.78+ $137.78)20
11、6=7.496*10 2 N/m(3)井筒温度场的计算根据经验公式计算沿井筒的温度分布:ttotrt。BATA HBATA L 1BATA(H L)(24)BATA2 KpG (1Fw)Kp1G1.1573 5.4246 e 1000Ql 1000式中，Ql 油井产液量，t/d ；Fw 重量含水率，小数;to恒温层温度，C；tr 油层温度，C；20.54563=1.17542 102083.33 (1 0.4)H 油层中部深度，m;得出：G=50 10=2083.33;241Kp2083.33 =0.54563；1.1573 5.4246 e 1000L 井筒中任意点深度，m3所以温度的表达式
12、：t 16 62.95621.17542 1 e 皿42(1000 L),该公式Bata是按照配产流量得出的，即 Q=50 t/d(4)井筒多相流的计算井筒多相流压力梯度方程井筒多相管流的压力梯度包括：因举高液体而克服重力所需的压力势能、流体因加速而增加的动能和流体沿管路的摩阻损失，其数学表达式如下：dpdvmdhPmgSin 9 + Jh2Vmrm pm/d2式中Pm为多相混合物的密度;Vm为多相混合物的流速fm为多相 混合物流动时的摩擦阻力系数;d为管径;p为压力;h为深度;g为重力加 速度；为井斜角的余角。井筒多相管流计算包括两部分:1）由井底向上计算至泵入口处，计算下泵深度Lp。采用深
13、度增量迭代方法，首先估算迭代深度。在本设计中为了减小工作量，采用 只迭代一次的方法。计算井筒多相管流时，首先计算井筒温度场、流 体物性参数，然后利用Orkiszewski方法判断流型，进行压力梯度 计算，最后计算出深度增量和下泵深度Lp。按深度增量迭代的步骤： 井底流压12Mpa，假设压力降为 0.2 Mpa ;估计一个对 应的深度增量 h=40m，即深度为1990m。 由井温关系式可以计算得到该处的井温为：89.96 C。 平均的压力和温度：T= （ 90+89.96 ） /2=89.98 C。平均压力戸二（12+11.8） /2=11.9 MPa。由平均压力和平均温度 计算的得到流体的物性参数为：溶解油气比Rs =71.31 ;原油体积系数 B = 1.25;原油密度 P=739.00;油水混合4液的密度 Pz =843.40 ;死油粘度 3=6.537*10 ;活油44粘度 氏=3.318*10 ;水的粘度 gw =3.263*10 ; 液体的4粘度g=3.296*10。以上单位均是标准单位。 由以上的流体物性参数判断流型：不同流动型态下的和f的计算方法不同，为此，计算中首先要判断流动形态。该方法的四种流动型态的划分界限如表1所示。表1流型界限流动型态界限泡流9 Lbq段塞流qg iiLb , VgLs qt过渡流LmVgLs雾流VgLm其中 Lb =1
