采油工程课程设计
题目：采油工程课程设计
—有杆泵抽油系统设计班级：石工0907
姓名：
学号：200904010711
2012年7月
《采油工程》课程设计任务书
目录
序言 (1)
第一章流入动态预测 (2)
1.1 根据原始生产动态数据和设计数据作IPR曲线 (2)
第二章垂直多相管流5 2.1 计算充满程度、下泵深度、动液面深度与沉没度的关系 (5)
2.2 作充满程度、下泵深度、动液面深度与沉没度关系曲线 (9)
2.3 初选下泵深度 (11)
第三章杆泵及其工作参数 (11)
3.1 由下泵深度和产液量初选抽油机和泵径 (11)
3.2 确定冲程和冲次 (13)
3.3 抽油杆柱设计（采用近似等强度组合设计方法） (14)
3.4 计算泵效 (18)
3.5 产量校核 (19)
3.6 抽油机校核 (19)
3.7 曲柄轴扭矩计算 (20)
第四章设计结果 (20)
4.1 作下泵深度与泵效曲线 (21)
4.2 各种功率的计算 (22)
4.3 确定平衡半径 (22)
4.4确定泵型及间隙等级 (24)
参考文献 (25)
序言
对于某一抽油机型号，设计的内容有：泵型、泵径、冲程、冲次、泵深及相应的杆柱组合和材料，并预测相应抽汲参数的工况指标，包括载荷、应力、扭矩、功率、产量及电耗等。选择合适的有杆抽油系统，不仅能大大地节省材料，而且可以获得最优的泵效。然而，泵效的高低正是反映抽油设备利用效率和管理水平的一个重要指标，提高泵效，从而可以获得更加大的采收率，得到更好的经济效益。
有杆泵抽油系统包括油层、井筒流动、机-杆-泵和地面出油管线到油气分离器。有杆泵抽油系统设计主要是选择机、杆、泵、管以及抽汲系数，并预测其工况指标，使整个系统高效而安全的工作。
通过两周的采油工程课程设计，我从其中学到了很多，包括动手能力及设计思路和方法，我可以从另外的角度去学习采油工程这门课程，同时为将来工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后自己的学习生活打下一个良好的基础。尤其是团队合作共处解决问题的能力，也是我充分认识到在集体中我们要善于倾听和理解，学会边听边思考，发散自己的思维，联想生活中经常见到的事物或现象帮助自己理解抽象的难以理解的概念等等。总的说来,虽然在这次设计中自己确实学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的不足和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子以后自己应该更加努力认真,以认真踏实的态度去学习，把这些再用到今后的工作中去。
第一章 流入动态预测
1.1 根据原始数据和设计数据作综合IPR 曲线
（1）基础数据：井深2146m ，地层压力17Mpa ，油藏温度70℃，油藏饱和压力12Mpa ，套管内径140mm ，油管内径62mm ，油管外径73mm ，地层原油相对密度0.856，地面产出水相对密度为1。标准状况下天然气的相对密度0.7。
生产动态数据：含水率20﹪，井底流压6.26 Mpa ，产油量6t/d 。
设计数据：含水率25﹪，产油量4t/d ，生产气油比87m 3/t ，油压0.8 Mpa ，套管压力0.2 Mpa 。
由上述数据可知P wf(test)=6.26MPa
(2) 按产量加权平均,求解采液指数：
P wf(test)=6.26MP /d m 8.76280%(6/0.856)/3)(==tes t t q ??? ? ??-??? ?? ? ? -=p p p p b test wf A b test wf )(8.02.012 )( 2 6.26 6.2610.20.812120.678 ???? =-- ? ? ???? = () l r r ()J (1)(P )(P ) 1.8 8.763 (120%)(171212 1.80.678)20%(17 6.26)t test b w b w wf test q P f P A f P = --++-= --+÷?+- (1-1) 38.762 (120%)(171212 1.80.678)20%(17 6.26) 0.897m /d MPa = --+÷?+-=?（） （3）生产时含水率为25%，产液指数不变，按流压加权平均： )d /m (485.4)1217(897.0)p p (J q 3b r 1b =-?=-= omax 130.897 q 4.4851210.465(/)1.8 1.8 b b J q p m d =+=+?= ??? ? ??????? ??-??? ??--+=2 max 8.02.01)(b wf b wf b o b oil P P P P q q q q 24.485(10.465 4.485)10.20.8()1212wf wf P P ?? ?????? =+--?-? 2 4.485 5.981(12)60 180 wf wf P P ?? ????=+---?? ? ??????? (1-2) ()0.897(17-)15.249-0.897 water r l wf wf wf q J P P P P =-== (1-3) （4）总液量与井底流压的关系 当wf b P P >时，此时产液表达式： 1()0.897(17)15.2490.897b r wf wf wf q J p P P P =-=-=- 当b wf P P <时，由式（1-2）和（1-3）可求出此时产液表达式： (){ }()210.25+0.2515.249-0.897 (1)4.485 5.98160180 11.661-0.299-0.0249wf 2 t w w water oil wf wf wf wf P q q f f q P P P P ?? ?????? ? ? ???? ????? -=-+=+--= 其中: —l J 采液指数, MPa /d m 3? —o q 纯油产量, /d m 3 —w q 纯水产量, /d m 3 —w f 含水率,小数 —omax q -由IPR 曲线的最大产油量,/d m 3 —t q 对应流压的总产液量, /d m 3 —b q 饱和压力下的产液量,/d m 3 (5)由总产液量与流压的关系绘制综合IPR 曲线： 表1-1 井底流压与总产液量 IPR 曲线如下： 图1-1 油井流入动态曲线 第二章 多相垂直管流 2.1 计算充满程度、下泵深度动液面深度和沉没度的关系 （1） 由设计数据 22222wf 2325%,4/, /(1)(4/0.856)/(10.25) 6.23/;p 9.94a w o t o w f q t d q q f d IPR MP m ===-=-==再由曲线查得： （2） 计算井筒温度分布 图2-1 井筒温度分布图 (2-1) (2-2) (2-3) (2-4) {}16 ()161exp[()]R T T h h H h H βββ-=+ +---1 1.1573 5.4246exp(0.001) p g k α= +-1253 t g q α= 2(1) p g w k f πβα=+ 则式(2-1)、 (2-2)、 (2-3) 及(2-4)得井筒温度分布计算式如下: 259.58125125 6.23 33t g q α==?= 0.2415 1 1.1573 5.4246exp(0.001) 11.1573 5.4246exp(0.001259.58)p g k α= =+-= +-? 0.24150.0047 22(1)259.58(125%) p g w k f ππ βα=?== +?+ {}{}{}21.350.025 5.35exp[0.0047(2146) 16 ()161exp[()]7016 160.00471exp[0.0047(2146)]0.00472146 7016 160.00471exp[0.0047(2146)]0.00472146 R h h T T h h H h H h h h h βββ=+----=+ +----=++---?-=++---? （3） 充满程度和沉没度的关系 由《采油工程手册》得 1））原油中溶解气油比 1.8(273)32 1.87032158T θ=-+=?+= 141.5 141.5 131.5131.533.80.856 o D γ= -= -= 0.000910.01250.281a D θ=-=- 则原油中溶解气油比： 1.204 1.204 0.281172.277 2.2770.7105.261010s g a P R γ-?? ?? ? ? ?? ?? ==??= 又r s R P α= 则有 33r 105.26 6.19/()17s R m m MPa P α= ==? 若有余隙影响，则由《采油工程原理与设计》知： 1-kR 1R β= + （2-5） （2-6） 33/m m 74.4720.85687=?=p R β——充满程度，小数； k ——余隙比，取0.1； R ——泵内气液比，m 3 /m 3 p R ——地面生产气油比，m 3/m 3 s R ——泵内溶解气油比，Rs=αPi, m 3/m 3 α——溶解气系数m 3 /(m 3 ·MPa); i P ——沉没压力，MPa ； w f ——体积含水率 则由式（2-6）得泵内气液比 ()74.472 6.19(125%)55.854 4.64101 101 i i i i P P R P P ---= =++ 10.464 4.58541-0.1R 1R 5.3656.854 P i P i β-== ++ 又 o s i P gh ρ= 充满程度和沉没度的关系式如下 10.462 4.58540.0878 4.5854 5.385 6.8540.045256.854 o s s o s s gh h gh h ρβρ--= = ++ （2-7） （4）计算下泵深度与沉没度关系 由井底流动压力的计算中油水由于密度差而发生重力分异，使泵吸入口以上的 环形空间的液体不含水，吸入口以下的为油水混合物，因此，井底流动压力近似如 ()()1 101+--= i w s p P f R R R 下： 6lg [()]10o wf c s p p H L g h g p ρρ-=-+?+ （2-8） 即：6lg ()10c o s wf p p h g h H g ρρ-?-=- （2-9） 其中： — wf p 流压，Mpa ； —H 油层中部深度，m ； Lp ─ 泵挂深度，m — s h 沉没度，m ； —g 重力加速度，2 m/s ； — lg ρ井内气液平均密度，3 kg/m ； lg o w w w lg (1)0.856(10.25)10.250.892() 0.892 0.88 3f f kg /m ρρρρ=-+=?-+?==井内溶有气体密度会小于则取 —o ρ吸入口以上环形空间油柱平均密度，3 kg/m ； — c p 套压，Mpa 注： 1）忽略气柱重量，动液面处压力等于套压； 2）此时流体在套管内流动。 部分参数的计算： o ρρo ≈，把吸入口以上环形空间油柱平均密度看成是纯油的密度； 把井内混合物平均密度代入数据化简式（2-9）可得 下泵深度 p L 与沉没度 s h 的关系： 6(9.940.2)108569.8121468809.81 s p h L -?-??=-? 10180.97s h =+ （2-10） （5）动液面深度与沉没度关系 f s p L L h =-10180.03s h =- （2-11） 2.2 作充满程度、下泵深度动液面深度与沉没度关系曲线 由式（2-7）、(2-10)及（2-11)可得出充满程度、下泵深度、动液面深度 和沉没度的曲线关系如下： f s p L L h =- 表2-1 充满程度、下泵深度、动液面深度和沉没度关系 图2-3 充满程度与沉没度关系曲线 图2-4 下泵深度、动液面深度与沉没度曲线 2.3 初选下泵深度 根据以上充满程度、下泵深度、动液面深度和沉没度关系曲线选取在 井深范围内，初选充满程度最大的沉没度s h =1012m, 下泵深度p L =2000m, 动液 面深度f L =988m 。 第三章 杆泵及其工作参数 3.1 由下泵深度和产液量初选抽油机和泵径 （1）在《油梁式抽油机（中冲程中）选择图解》中由36.23/Q m d =和 2000p L m = 得交点在IV 区域，其所在区域选用油梁式抽油机型号为：CYJ7-2.1-26F 。 图3-1 选泵图 （2）选择抽油杆和油管尺寸及钢材牌号 由CYJ7-2.1-26F，查《采油工程手册》可知泵径Dp=28mm，可选抽油杆尺寸为[] ??，油管尺寸为73mm。 221916mm 表3-1 根据抽油机、抽油泵选择抽油杆、油管尺寸 查阅《全国青工第四部分》P418表4-1 国产游梁式抽油机技术规范及基本参 数得下表： 表3-2 机型及参数 3.2 确定冲程和冲次 选择抽油机的抽汲工作参数：选最大冲程S=2.1m 作为初选冲程，则： 22 2.10.2250.2251 3.8 17901790 F sn n a n =≤→≤→≤ 因此，求得的正常抽汲方式的工作参数选用Dp=28mm,s=2.1m, 6min n =次/. 3.3 抽油杆柱设计（采用近似等强度组合设计方法） 所对应的抽油杆直径为22×19×16。在《采油工程（第二版）》中推荐：合金钢抽油杆比例为13×87。另外，最大悬点载荷为70KN,光杆最大冲程为2.1m,最大冲次 121 min -,减速箱曲柄轴最大允许扭矩为26KN·m. 在设计抽油杆柱时必须满足： （1）抽油杆应具有足够的抗疲劳强度的能力； （2）抽油杆的重量应尽量小。 由《采油工程手册（上册）》P —436查得，抽油杆柱有关参数： 表3-3 每米抽油杆的质量 22 22max 1211222222312702219281.40.073222190.065878(10.1280.225)0.065878(10.1280.8920.225)0.0732max 701916330.320.0732*******.4330.3 31p p p l p p p p p p w d d X B d d L L B L L L d d W X B d d L L X L L ρ--=?=?= ??=-+=?-?+=--=?=?= ?=- - 可得： 直径为22mm 杆柱的长度为281m ，直径为19mm 的杆柱长度为330m ，直径为16的 杆柱长度为1389m 各级抽油杆柱在空气中的质量： ()()() N W N W N W 79.846214.381.928179.744535.281.933079.2234667.181.91389221916=??==??==??=ψψψ 在计算时，选择经验公式： ) 1371)(('max sn w w p l r + += （3-1） （因为它可用于中深低速的油井，而且考虑了液柱的动载） 对于第一个截面： 380 杆柱自重 r W =22346.79+7445.79+8462.79=38255N 液柱在柱塞面积上的重力(柱塞面积为6.16 cm 2): ' l W =6.16×0.0001×2000×9.8×892=10781(N) ) 1371)((' max sn W W P l r + += （3-2） =(38255+10781) ×(1+2.1×6/137) =53533(N) ) 1(1790)('2min l r sn w L f I W P r l s r rd r ---=-=∑ ρρ （3-3） =(2.00×1389+2.85×330+3.8×281) ×(7.85-0.892) × 9.81×0.1-(38255×2.1×62×0.75)/1790 =31459（N) 2max max 53533 140.88(/)380 r P N mm f δ= == （3-4） 2min min 31459/38082.79(/)r P N mm f δ= == （3-5） 循环应力的应力幅： 2max min 140.8882.79 =29.045(/)2 2 a N mm δδδ--= = （3-6） 折算应力： ) /(97.6388.140045.292max mm N a c =?==δδδ （3-7） c δ<902mm /N 因此，它满足工程要求。 对于第二个截面： 284 杆柱自重 r W =22346.79+7445.79=29793 (N) 液柱在柱塞面积上的重力(柱塞面积为2 6.16cm ): ' l W =6.16×0.0001×200×9.8×892=10781(N) )1371)('(max sn W W P l r + += =(29793+10781) ×(1+2.1×6.4/137) =44541(N) ) 1(1790)(2' min l r sn W L f I W P r l s r rd r ---=-=∑ ρρ =(2.85×330+2.00×1389)×(7.85-0.892) ×9.81×0.1 -(29793×2.1×6.02×0.75)/1790 =24438(N) r f P max max = δ)/(28.156285445412 mm N == r f P min min = δ)/(86.852********mm N == 循环应力的应力幅： 2max min 156.2885.8635.21(/)2 2 a N mm δδδ--= = ==35.21(2 mm /N ) 折算应力： ) /(18.742max mm N a c ==δδδ 采油工程课程设计 任务要求 一、基础数据 为了避免雷同，每个同学的基础数据中的几个关键参数是不一样的，课程设计中的计算引用参数及结果也是不同的，因此，请特别注意计算并应用这几个参数，否则一定不及格。 1、每个同学不同的关键参数 井深：2000+学号末两位×10，单位是m 例如: 学号为214140001512，则井深=2000+12×10=2120m。 油层静压：井深/100×1.0，单位是MPa 例如：井深为2120m，则油层静压=2120/100×1.0=21.2MPa 测试井底流压：学号×0.005+2，单位是MPa 例如：井深为2120m，则测试点流压为2120×0.005+2=12.6MPa 2、每个同学相同的参数 油管内径：59mm 油层温度：70℃ 恒温层温度：16℃ Pa 地面脱气油粘度：30m 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：1MPa 生产气油比：50m3/m3 测试产液量：30t/d 抽油机型号：CYJ10353HB 电机额定功率：37KW 配产量：50t/d 管式泵径：56mm 冲程：3m 冲次；6rpm 沉没压力：3MPa 抽油杆：D级杆，使用系数SF=0.8，杆径19mm，抽油杆质量2.3kg/m 二、计算步骤及评分标准 1、基础数据计算与分析（10分） 根据学号计算井深和油层静压，根据给定基础数据分析该井采油工程的特点。 2、画IPR曲线（10分） 1）采油指数计算； 2）画出IPR曲线； 3）利用IPR曲线，由给定的配产量计算对应的井底流压。 3、采油工程参数计算（20分） 若下泵深度为1500米，杆柱设计采用单级杆，其基本参数已给出，计算悬点最大、最小载荷。 4、抽油机校核计算（20分） 说明给定抽油机型号的参数，计算设计中产生的最大扭矩和理论需要电机功率，并与给定抽油机型号参数进行对比，判断此抽油机是否满足生产要求。 5、增产措施计算（20分） 由于油藏渗透率较低，需要对储层进行水力压裂，已知施工排量2方/分，裂缝高度15米，压裂液综合滤失系数分 003 .0，设计的压裂裂缝总长度为400米，试用 米/ 吉尔兹玛公式计算所需的施工时间；如果平均砂液比为30%（支撑剂体积/压裂液体积），计算相应的支撑剂体积和压裂液体积。 6、注水措施建议（10分） 由于储层能量不足，需要采用注水方式补充地层能量，为了保护储层，请对注水措施提出建议（包括水质要求、水质处理、注入过程、与地层配伍性、五敏分析等）。7、书写格式（10分） 1）要求课程设计报告电子版页面A4型号，报告为封面、目录、设计详细内容 2）封面上写明课程名称、姓名、班级、学号、完成日期 3）目录列出正文中的一级标题和二级标题 4）正文宋体、小四、1.5倍行距、无段前段后，内容要有主要计算公式，体现数据代入的计算过程，逻辑性强，具有一定分析和认识。 采油工程课程设计 课程设计 姓名：孔令伟 学号：201301509287 中国石油大学（北京） 石油工程学院 2014年10月30日 一、给定设计基础数据： (2) 二、设计计算步骤 (3) 2.1油井流入动态计算 (3) 2.2井筒多相流的计算 (4) 2.3悬点载荷和抽油杆柱设计计算 (12) 2.4抽油机校核 (16) 2.5泵效计算 (16) 2.6举升效率计算 (19) 三、设计计算总结果 (22) 四、课程设计总结 (23) 一、给定设计基础数据： 井深：2000+87×10=2870m 套管内径：0.124m 油层静压：2870/100×1.2 =34.44MPa 油层温度：90℃ 恒温层温度：16℃ 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：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)：16.35Mpa 抽油机型号：CYJ10353HB 电机额定功率：37kw 配产量：50t/d 泵径：56mm 冲程：3m 冲次：6rpm 柱塞与衬套径向间隙:0.3mm 沉没压力：3MPa 二、设计计算步骤 2.1 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，它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Petro bras 方法Petro bras 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;预测产量时,按流压加权平均。 (1) 采液指数计算 已知一个测试点： wftest P 、txest q 和饱和压力b P 及油藏压力P 。 因为 wftest P ≥b P ，1j =txwst wfest q P P -=30/(34.44-12)= 1.3/( d.Mpa) (2) 某一产量t q 下的流压Pwf b q =j(b P P -1)=1.4 x （34.44-10）=34.22t/d m o zx q =b q +8.1b jP =34.44+1.4*10/1.8=42.22t/d omzx q -油IPR 曲线的最大产油量。 当0?q t ?b q 时，令q 1t =10 t/d ，则p 1wf =j q P t - 1=15.754 Mpa 同理，q 2t =20 t/d ，P 2wf =13.877 Mpa q 3t =30 t/d ，P 3wf =12.0 Mpa 当q b ?q t ?omzx q 时，令q 4t =50 t/d,则按流压加权平均进行推导得： P 4wf =f )(1j q P t w -+0.125(1-f w )P b =8.166Mpa 有杆抽油系统 一、1、在上下冲程中，摩擦载荷始终增加抽油机的悬点载荷。（X） 2、抽油设备由抽油机、抽油杆、抽油泵及井下采油附件组成。（V） 3、游梁式抽油机主要由电动机、皮带减速箱、曲柄一连杆一游梁机构以及辅助部件等四大部分组成。（“） 4、旋转驴头游梁式抽油机、蛋形驴头游梁式抽油机、六连杆双游梁抽油机均具有长冲程的特点。（V） 5、游梁式抽油机的运动指标越接近于1，悬点的实际运动规律就越接近于真实运动规律。 （X） 6、对于要求安装刮蜡器的抽油杆，需要在抽油杆上设置一定数量的限位器，限位器之间的距离为 冲程的一半。（V） 7、气锁会因沉没压力升高而自动解除。（V） 8、气锁会因沉没压力升高而自动解除。（V） 9、K级杆用于中、重负荷并有腐蚀性的油井。（X） 10、采用玻璃钢抽油杆可以实现小泵深抽或大排量的功能。（V） 11、钢丝绳抽油杆是具有代表性的柔性抽油杆。（X） 12、抽油杆及其接箍的主要失效类型是疲劳断裂。（V） 13、对于要求安装刮蜡器的抽油杆，需要在抽油杆上设置一定数量的限位器，限位器之间的距离 为冲程的一半。（V） 14、抽油泵主要有泵筒、柱塞、游动阀、固定阀组成。（V） 15、可打捞式管式抽油泵由于加长短节与柱塞的配合间隙大而增加了泵的余隙，故在油气比大的 油井不宜采用。（V） 16、碗式柱塞适用于含砂较多的油井。（X） 17、在抽油泵下悬挂尾管或下油管锚均可改善油管的工作状况。（V） 二、单选题 1、弹性滑动使带速 _________ 于主动轮表面速度而又 __________ 于从动轮表面速度，从动轮的圆周速度总是_______ 主动轮的圆周速度。（B） A超前滞后低于B滞后超前低于C超前滞后高于D滞后超前高于 2、下冲程中，沉没压力对悬点载荷的影响是 C 。 A增加B减小C没有影响D前半冲程增加，后半冲程减小 3、下列 C 特点不是玻璃钢抽油杆的性能特点。 A重量轻B弹性好C可承受轴向压缩载荷D耐腐蚀 4、测量抽油机井示功图使用的仪器是 B 。 A回声仪B水力动力仪C传感测试仪D记录仪 5、带状抽油杆是一种由石墨复合材料制成的抽油杆，具有A以及耐腐蚀、使用寿命长等 采油工程课程设计 姓名：魏征 编号：19 班级：石工11-14班 指导老师：张黎明 日期：2014年12月25号 目录 3.1完井工程设计 (2) 3.1.1油层及油井数据 (2) 3.1.2射孔参数设计优化 (2) 3.1.3计算油井产量 (3) 3.1.4生产管柱尺寸选择 (3) 3.1.5射孔负压设计 (3) 3.1.6射孔投资成本计算 (4) 3.2有杆泵抽油系统设计 (5) 3.2.1基础数据 (5) 3.2.2绘制IPR曲线 (5) 3.2.3根据配产量确定井底流压 (7) 3.2.4井筒压力分布计算 (7) 3.2.5确定动液面的深度 (21) 3.2.6抽油杆柱设计 (24) 3.2.7校核抽油机 (25) 3.2.8计算泵效，产量以及举升效率 (26) 3.3防砂工艺设计 (30) 3.3.1防砂工艺选择 (31) 3.3.2地层砂粒度分析方法 (31) 3.3.3 砾石尺寸选择方法 (32) 3.3.4支持砾石层的机械筛管规格及缝宽设计。 (32) 3.3.5管外地层充填砾石量估算。 (33) 3.3.6管内充填砾石量估算 (33) 3.3.7携砂液用量及施工时间估算 (33) 3.3.8防砂工艺方案施工参数设计表 (34) 3.4总结 (34) 3.1完井工程设计 3.1.1油层及油井数据 其它相关参数：渗透率0.027 2m μ ，有效孔隙度0.13，泥岩声波时差为3.30 /s m μ，原油粘度8.7Mpa/s,原油相对密度为0.8，体积系数为1.15。 3.1.2射孔参数设计优化 （1）计算射孔表皮系数 p S 和产能比 R p 根据《石油工程综合设计》书中图3-1-10和图3-1-11得 36.8 t = 18.38min 2 V Q ==注注=2.1，t S =22，R p =0.34。 （2）计算1 S ， 1 R p ， dp S ， d S a) PR1=-0.1+0.0008213PA+0.0093DEN+0.01994PD+0.00428PHA-0.00142 7+0.20232z /r K K -0.1147CZH+0.5592ZC-0.0000214PHA2 =0.59248 b) PR1= 1(/)/[(/)] E W E W Ln R R Ln R R S +,得1S =5.03018 c) 因为S1=Sdp+Sp,所以Sdp=S1-Sp=5.03018-2.1=2.93018 d) 因为St=Sdp+Sp+Sd,所以Sd=St-Sdp-Sp=22-2.93018-2.1=16.96982 《有杆抽油系统》综合复习资料 一、填空题 1、抽油设备由(1) 、(2) 、(3) 及井下采油附件组成。 2、对于常规型游梁式抽油机，当驴头处于上、下死点位置时，连杆中心线间的夹角基本为零，这个角被称为抽油机的(4) 。 3、当抽油机悬点开始上行时，游动阀(5) ，液柱重量由(6) 转移(7) 上，从而使抽油杆(8) ，油管(9) 。 4、在抽油机井生产过程中，如果上冲程快，下冲程慢，则说明平衡(10) ，应(11) 平衡重或平衡半径。 5、测量抽油机井液面使用的仪器是(12) ；测量抽油机井示功图使用的仪器是(13) 。 6、游梁式抽油机的平衡方式主要有机械平衡和气平衡两种。其中，机械平衡方式包括(14) 、(15) 和(16) 三种。 7、电压—转速特性曲线平缓而有向水平趋势的电机称为(17) 电机，具有较高的转差率，在一个冲次内电机转速变化范围大，同时具有较高的过载系数。 8、弹性滑动使带速(18) （超前或滞后）于主动轮表面速度而又(19) （超前或滞后）于从动轮表面速度，从动轮的圆周速度总是(20) （低于或高于）主动轮的圆周速度。 9、普通抽油杆的杆头主要由外螺纹接头、卸荷槽、(21) 、(22) 、(23) 和圆弧过渡区组成。 10、抽油井工作时，作用在悬点上的摩擦载荷主要有：①抽油杆柱与油管的摩擦力，②柱塞与衬套之间的摩擦力，③液柱与抽油杆柱之间的摩擦力，④液柱与油管之间的摩擦力，⑤液体通过游动阀的摩擦力。 上冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是受(24) 、(25) 及(26) 三项影响，其方向向下，故增加悬点载荷；下冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是受(27) 、(28) 、(29) 及(30) 四项影响，其方向向上，故减小悬点载荷。 石油工程采油工程 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） 二O一二年四月 目录 1、设计基础数据： (1) 2、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 (6) （4）井筒多相流的计算 (7) （5）悬点载荷和抽油杆柱设计计算 (16) （6）抽油机校核 (21) (7) 泵效计算 (21) (8) 举升效率计算 (24) 3、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63×10m=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/100m×1.2MPa=31.56MPa 油层温度：90℃ 恒温层温度：16℃ 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：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：37kw 2、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。 第三章有杆泵采油 有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。有杆泵采油具有结构简单、适应性强和寿命长的特点，是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。本章将系统地介绍游梁式抽油机有杆抽油装置、采油原理、工艺设计及油井工况分析方法。 第一节有杆抽油装置 典型的有杆抽油装置主要由三部分组成，如图3-1所示。一是地面驱动设备即抽油机；二是安装在油管柱下部的抽油泵；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵柱塞使其上下往复运动，使油管柱中的液体增压，将油层产液抽汲至地面。就整个有杆抽油生产系统而言，还包括供给流体的油层、用于悬挂抽油泵并作为举升流体通道的油管柱、井下器具（油管锚、气锚、砂锚等）、油套管环形空间及井口装置等。 图3-1 典型的有杆抽油生产系统 1-吸入阀；2-泵筒；3-排出阀；4-柱塞；5-抽油杆；6-动液面；7-油管；8-套管；9-三通；10-盘根盒；11-光杆；12-驴头；13-游梁；14-连杆；15-曲柄；16-减速器；17-动力机（电动机） 一、抽油机 抽油机（pumping unit）是有杆抽油的地面驱动设备。按其基本结构抽油机可分为游梁式和无游梁式两大类，目前国内外应用最为广泛的是游梁式抽油机（俗称磕头机）。游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄（四连杆）机构、减速机构（减速器）、动力设备（电动机） 和辅助装置等四部分组成，如图3-2所示。游梁式抽油机工作时，传动皮带将电机的高速旋转运动传递给减速器的输入轴，经减速后由低速旋转的曲柄通过四连杆机构带动游梁作上下往复摆动。游梁前端圆弧状的驴头经悬绳器带动抽油杆柱作上下往复直线运动。 根据结构形式不同游梁式抽油机分为常规型（普通型），异相型、前置型和异型等类型。常规型和前置型是游梁式抽油机的两种基本型式。 1.常规型抽油机 常规型游梁抽油机如图3-2所示。它是目前油田使用最广的一种抽油机。其结构特点是：支架位于游梁的中部，驴头和曲柄连杆分别位于游梁的两端，曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方，上下冲程运行时间相等。 图3-2 常规型游梁式抽油机结构 1-刹车装置；2-电动机；3-减速器皮带轮；4-减速器；5-输入轴；6-中间轴；7-输出轴；8-曲柄；9-连杆轴；10-支架；11-曲柄平衡块；12-连杆；13-横船轴；14-横船；15-游梁平衡块；16-游梁；17- 支架轴；18-驴头；19-悬绳器；20-底座 2. 异相型抽油机 异相型抽油机是上世纪七十年代发展起来的一种性能较好的抽油机，如图3-3所示。从外形上看，它与常规型抽油机并无显著差别，故常规型与异相型也称后置型抽油机。其结构特点是：曲柄轴中心与游梁尾轴承存在一定的水平距离；曲柄平衡重臂中心线与曲柄中心线存在偏移角（曲柄平衡相位角）。使得上冲程的曲柄转角明显大于下冲程，从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷，达到减小抽油机载荷、延长抽油杆寿命和节能的目的。 中国石油大学（北京）远程教育学院 期末考试 《采油工程》 学习中心：_陕西延安奥鹏学习中心姓名：何帅_ 学号：931852_ 关于课程考试违规作弊的说明 1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文）， 带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或 其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。 2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。 3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不 相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。 一、题型 分基础题（60分）和课程设计（40分）。基础题分概念题和问答题：概念题， 6题，每题5分，共30分；问答题，3题，每题10分，共30 分。 二、基础题（60分） 1、概念题（6题，每题5分，共30分） ①采油指数 是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间的关系 的综合指标。其数值等于单位生产压差下的油井产油量。 ②IPR曲线 表示产量与流压关系的曲线称为流入动态曲线（Inflow Performance Relationship Curve）简称IPR曲线，又称指示曲线（Index Curve）。 ③自喷采油 自喷采油指油田开发早期,油井依靠油层天然能量将油从井底连续举升到地面的采油方 式。 ④冲程 发动机的活塞从一个极限位置到另一个极限位置的距离称为一个冲程。也称之为行程。 ⑤酸化压裂 压裂酸化主要用于堵塞范围较深或者低渗透区的油气井。注酸压力高于油( 气) 层破裂压力的压裂酸化, 人们习惯称之为酸压。酸化液压是国内外油田灰岩油藏广泛采用的一项增产增注措施。现已开始成为重要的完井手段。 ⑥吸水剖面 指的是水井各个层位对于注入水的分配比例，也是应用于调剖堵水，防止水窜，提高注入水在各个层位的波及系数，提高油层的驱油效率，从而提高采收率。 2、问答题（3题，每题10分，共30分） ①什么叫泵效，影响泵效的主要因素是什么？ 答：泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。 影响因素：(1) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩；(2) 气体和充不满的影响；(3) 漏失影响；(4) 体积系数的影响 ②气举采油与自喷采油的相同点及不同点是什么？ 答：相同点：都是依靠气体的膨胀能举升原油，实现举升的目的； 不同点：自喷采油依靠的油藏能量，气举采油依靠的人工注入高压气体能量。 ③悬点动载荷和静载荷主要包括哪几部分？ 答：静载荷包括：抽油杆柱载荷、作用在柱塞上的液柱载荷、沉没压力、泵口压力、井口回压。 动载荷包括：惯性载荷忽略杆液弹性影响、振动载荷 三、课程设计（40分） 1、给定的基础参数 井深：2000+52×10=2520m 油藏压力：2520m/100=25.2MPa 2、每个同学相同的参数 油管内径：59mm 油层温度：70℃ 恒温层温度：16℃地面脱气油粘度：30m 油相对密度：0.8 水相对密度：1.0 油饱和压力：10MPa 含水率：0.4 第２７卷第２期２００６年３月 石油学报 ＡＣＴＡＰＥＴＲＯＬＥＩＳＩＮＩＣＡ Ｖ０１．２７Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２００６ 文章编号：０２５３—２６９７（２００６）０２—０１０７一０４ 有杆抽油系统故障诊断的人工神经网络方法 徐芄徐士进尹宏伟 （南京大学地球科学系江苏南京２１００９３） 摘要：将人工神经网络用于有杆抽油系统故障的自动识别。对江苏油田的实测示功图数据进行了预处理，利用Ｍａｔｌａｂ６．５进行编程，应用相同的数据对ＢＰ神经网络模型和自组织竞争神经网络模型的识别效率进行了对比。结果表明，由自组织竞争神经网络建立的模型对测试数据的正确识别率更高，识别效果稳定。因此，将自组织竞争神经网络应用于示功图的自动识别问题对实现有杆抽油系统故障诊断的自动化以及实现真正意义上的数字油田提供了一种有效途径。 关键词：有杆抽油系统；故障诊断；示功图；自动识别；ＢＰ神经网络；自组织竞争神经网络；诊断模型 中图分类号：ＴＥ８３３文献标识码：Ａ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢＰｎｅｕｒａｌｎｄｔｗｏｒｋａｎｄｓｅｌｆＬｏｒｇａｎｉｚｉｎｇｃｏｍｐｅｔｉｔｉＶｅｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｔｏｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｓｕｃｋｒｏｄｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ＸｕＰｅｎｇＸｕＳｈｉｊｉｎＹｉｎＨｏｎｇｗｅｉ （ＤＰ户Ⅱｒ￡７”已超ｆｏ厂（艳０５ｃｉＰ咒ｃＰ５，ＮⅡ卵Ｊｉ靠ｇ己肪ｉ甜Ｐｒｓｉ￡ｙ，Ｎｎ巧ｉ咒ｇ２１００９３，Ｃ＾ｉ，２ｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＡＮＮ），ａｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｕｓｅｄｆｏｒａｕｔｏｍａｔｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｃａｒｄｓａｎｄｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｆｏｒｓｕｃｋｒｏｄｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＢＰｎｅｕ—ｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌｈａｓｇｏｏｄｃｌａｓｓｉ“ｃａｔｉｏｎａｎｄｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｃａｒｄｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｃｋｒｏｄｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｃａｒｄ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉ—ｚｉｎｇｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｏｄｅｌ 在油田开采中，有杆泵抽油井占我国油井总数的９４％［１］。抽油系统工作状态的集中反映就是抽油机示功图，分析和解释示功图是直接了解抽油系统工况的一个主要手段。传统的示功图解释主要是靠人工解释，但由于影响抽油系统的因素很多［２。３］，使得示功图形状变化较大，诊断结果会受到解释人员的经验、技术水平等主客观因素的影响，使得抽油系统诊断的效率、准确率和推广应用受到很大的限制。利用计算机技术对示功图进行自动识别分类，实现故障诊断的自动化，不但可以及时准确地了解有杆抽油系统的工作状况，提高抽油效率、降低机械采油成本、提高油田经济效益口］，而且对于实现远程采油控制的自动化、智能化、网络化、数字化都具有深远的实际意义和广泛的应用前景。 １人工神经网络的基本原理 人工神经网络已经有４０多年的历史，近些年来神经网络技术被越来越广泛地应用于石油工业的许多不 同领域Ｈ＿６］。与传统的分类方法相比，人工神经网络模型有许多优势：①具有极强的非线性映射能力，可以以任意精度逼近任何连续函数；②采用并行计算机制，具有高速度和高精度；③采用信息的分布式存储方式，具有更好的稳定性和容错性，允许样本缺失和扭曲，部分计算单元的损坏不会削弱整个系统的功用；④具有较强的自学习综合能力、联想记忆能力和调整功能。１．１ＢＰ神经网络 在１９９０年，Ｒｏｇｅｒｓ等人［７１首次将人工神经网络引入示功图识别领域，国内于１９９６年开始利用人工神经网络对示功图进行识别研究［８］。在众多的神经网络模型中，最常用的是误差反向传播神经网络，简称ＢＰ神经网络。ＢＰ神经网络是一种单向传播的多层前向网络，有输入层、隐含层和输出层。它的学习方式是一种有监督的学习，在输出层比较网络的实际输出和对应的期望输出的误差均方差，如果不能得到满意的误差精度，则根据误差通过梯度下降法调整各层神经元 基金项目：国家自然科学基金项目（Ｎｏ．４０４０２０１９）资助。 作者简介：徐艽，女，１９７６年２月生，２０００年获南京理工大学硕士学位，现为南京大学博士研究生，主要研究方向为模式识别和神经网络。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｕ—ｐｅｎｇ＿ｎｊ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 万方数据 采油工程课程设计指导书 中国石油大学（北京） 石油天然气工程学院 2013.3.5 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．有杆泵抽油生产系统设计 1．1有杆抽油生产系统设计原理 有杆抽油系统包括油层，井筒流体、泵、油管、抽油杆、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，使生产压差合理，抽油设备工作安全、高效及达到较好的经济效益。 在生产过程中，井口回压h p 基本保持不变，可取为常数。它与出油管线的长度、分离器的入口压力有关，此处取MPa p h 0.1 。 抽油井井底流压为wf p 向上为多相管流,至泵下压力降至泵的沉没压力(或吸入口压力)n p ,抽油泵为增压设备,故泵出口压力增至z p ,称为泵的排出口压力.在向上,为抽油杆油管间的环空流动.至井口,压力降至井口回压h p 。 (1)设计内容 对刚转为有杆泵抽油的井和少量需调整抽油机机型的有杆抽油井可初选抽油机机型。对大部分有杆抽油油井。抽油机不变，为己知。对于某一抽油机型号，设计内容有： 泵径、冲程、冲次、泵深及相应的泵径、杆长，并求载荷、应力、扭矩、功率、产量等技术指标。 (2)需要数据 井：井深，套管直径，油层静压，油层温度 混合物：油、气、水比重，饱和压力 生产数据：含水率，套压，油压，生产气油比，原产量，原流压（或原动液面）。 (3)设计方法这里介绍给定配产时有杆抽油系统的设计方法。首先需要获得油层的IPR 曲线。若没有井底流压的测试值，可根据测试液面和套压计算得井底流压，从而计算出采液指数及IPR 曲线。 1）根据测试液面计算测试点流压 从井口到井底可分为三段。从井口到动液面为气柱段，若忽略气柱压力，则动液面 （1）当前主要应用采油系统的特点是： ①有杆泵采油系统的特点 抽油机发展时间最长，技术比较成熟，工艺配套完善，设备可靠耐用，故障率低。其缺点是抽深和排量都不如水力活塞泵和射流泵，单独排量不如电动潜油泵，柱塞泵对于出砂、高气油比、结蜡或流体中含有腐蚀性物质的井都会降低容积效率和使用寿命。抽油杆在不同程度腐蚀环境中承受着大交变载荷运行，产生腐蚀、磨损和疲劳破坏，还与油管存在偏磨，故障率升高，而且整个系统抽油时还要做举升抽油杆的无用功，由于抽油杆重量较大，因而这种抽油方式的效率比较低下。 地面驱动螺杆泵采油系统优点是地面设备体积小，对砂、气不敏感，能适应高气油比、出砂井，对高粘度的井也能适应。缺点是抽油杆存在管杆偏磨问题和脱扣问题，而且抽油杆限制了系统在定向井、水平井等特殊井的应用。螺杆泵的定子容易损坏，增加了检泵费用。定子橡胶不适合在注入蒸汽井中应用。螺杆泵的加工和装配要求较高，泵的性能对液体的粘度变化比较敏感。 ②无杆泵采油系统的特点 电动潜油泵采油方式具有井下工作寿命长、排量大、井上装置容易、管理方便、经济效益明显等优点，缺点是潜油电泵下入深度受电机额定功率、套管尺寸和井底温度所限制，特别是大型高功率潜油电机的使用寿命会由于井孔没有足够的环形空间冷却而大大缩短。而且多级大功率潜油电泵比较昂贵，使得初期投资比较高，特别是电缆的费用较高。由于整套装置都安装在井下，一旦出现故障，需要起出全部管柱进行修理，导致作业费用增加和停产时间过长。井下高温容易使电缆出现故障，高温、腐蚀和磨损可能造成电机损害。高气油比会使举升效率降低，而且会因气锁使潜油电泵发生故障。 潜油螺杆泵采油的最大特点是螺杆泵和潜油电机都处于井下，因而不需要抽油杆传递动力，特别适合于深井、斜井和水平井采油作业，具有很多优势，但也存在一些不足。螺杆泵的缺陷与地面驱动螺杆泵系统相同，缩短了检泵周期。采用减速传动装置的潜油螺杆泵系统，减速装置也影响了系统的效率和可靠性。 水力活塞泵其优点是扬程范围较大，起下泵操作简单。可用于斜井、定向井和稠油井采油。缺点是地面泵站设备多、规模大，动力液计量误差未能完全解决。 采油工程（含课程设计）第二阶段作业多选题 (共20道题) 1.（ 2.5分）抽油机悬点承受的载荷主要来源于 ? A、抽油杆 ? B、液柱 ? C、惯性 ? D、摩擦 ? E、振动 我的答案：ABCDE 此题得分：2.5分 2.（2.5分）悬点的摩擦载荷主要有 ? A、抽油杆与油管 ? B、柱塞与衬套 ? C、抽油杆与液柱 ? D、液柱与油管 ? E、液体通过游动凡尔 我的答案：ABCDE 此题得分：2.5分 3.（2.5分）抽油机平衡检验方法主要有 ? A、测上下冲程时间 ? B、测上下冲程电流 ? C、测上下冲程扭矩 ? D、测上下冲程悬点载荷 ? E、测上下冲程损失 我的答案：ABC 此题得分：2.5分 4.（2.5分）抽油机井测试主要包括 ? A、环空液面 ? B、示功图 ? C、采油指数 ? D、油层压力 ? E、油层温度 我的答案：ABCDE 此题得分：2.5分 5.（2.5分）影响泵效的因素主要有 ? A、抽油杆弹性 ? B、油管弹性 ? C、充不满 ? D、漏失 ? E、气体 我的答案：ABCDE 此题得分：2.5分 6.（2.5分）抽油机井冲程损失主要在于 ? A、油管 ? B、柱塞 ? C、抽油杆 ? D、液柱 ? E、气柱 我的答案：AC 此题得分：2.5分 7.（2.5分）提高泵效的措施主要有 ? A、选择合理的工作方式 ? B、确定合理沉没度 ? C、改善泵的结构 ? D、使用油管锚 ? E、减少气体影响 我的答案：ABCDE 此题得分：2.5分8.（2.5分）无杆泵采油主要有 ? A、潜油电泵 ? B、气举 ? C、水力活塞泵 ? D、自喷 ? E、水力射流泵 我的答案：ABCDE 此题得分：0.0分9.（2.5分）人工举升采油主要包括 第三章 有杆泵采油 第五节 有杆抽油系统工况分析 抽油机井的分析应包括以下内容： （1）了解油层生产能力及工作状况，分析是否已发挥了油层潜力，分析判断油层不正常工作的原因。 （2）了解设备能力及工作状况，分析设备是否适应油层生产能力，了解设备利用率，分析判断设备不正常工作的原因。 （3）分析检查措施效果。 一、抽油机井液面测试与分析 （一）静液面、动液面及米采油指数 静液面：是指关井后环形空间中的液面恢复到静止时的液面； 静液面深度：从井口到液面的距离S L 称为静液面深度； 静液面高度：从油层中部到静液面的距离S H 称为静液面高度。 与它相对应井底压力，既是油层压力（静压），若井口压力为零时，静压与静液面的关系为：)(S o S o e L H g gH P -==ρρ （3-89） 动液面：是油井生产期间油套管环形空间的液面； 动液面深度f L ：表示井口到动液面的距离； 动液面高度f H ：表示油层中部到动液面的距离。 井底流压与动液面的关系为：)(f o f o f L H g gH P -==ρρ （3-90） 如图3-47所示： S h 称为沉没度：它表示泵的吸入口沉没在动液面以下的深度。 油井的采油指数为： ) ()(S f o f S o f e L L g Q H H g Q P P Q J -=-=-=ρρ 令 S f f S o L L Q H H Q g J K -=-==ρ， 则油井的流动方程可表达为： )()(S f f S L L K H H K Q -=-= （3-91） 式中 Q —— 油井产量，t/d ； K —— 称为米采油指数，t/(d ·m)。 图3-47 静液面与动液面的位置 （二）液面位置的测量 测液面的原理是利用回声仪测量声波从井口传播到液面再返回到井口所用的时间t ，再求出声波在环形空间中传播的速度v ，则液面深度为： 2t v L = （3-92） 为了求出声波在环形空间中传播的速度，在距离井口一定深度1L 处安装音标，在用回声仪测得的声波曲线纸带上能显示出井口波、音标波和液面波如图3-48所示，测取井口波 图3-48 液面与音标声波反射曲线 到液面波的纸带长度作为1t ，则声速为2/11t L v = ，将其代入式（3-82）得： 东北石油大学课程设计任务书 课程石油工程课程设计 题目井筒压力分布计算 专业石油工程姓名赵二猛学号100302240115 主要内容、基本要求、主要参考资料等 1.设计主要内容： 根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成自喷井系统从井口到井底的所有相关参数的计算，最终计算井筒内的压力分布。 ①计算出油井温度分布；②确定平均温度压力条件下的参数； ③确定出摩擦阻力系数；④确定井筒内的压力分布； 2. 设计基本要求： 要求学生选择一组基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成本专题设计，设计报告的具体内容如下： ①概述；②基础数据；③能量方程理论；④气液多相垂直管流压力梯度的 摩擦损失系数法；⑤设计框图及结果；⑥结束语；⑦参考文献。 设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规范，论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。 3. 主要参考资料： 王鸿勋，张琪等，《采油工艺原理》，石油工业出版社，1997 陈涛平等，《石油工程》，石油工业出版社，2000 万仁溥等，《采油技术手册第四分册－机械采油技术》，石油工业出版社，1993 完成期限2013年7月1日—2013年7月20日 指导教师张文 专业负责人王立军 2013年6月25日 目录 第1章概述 (1) 1.1 设计的目的和意义 (1) 1.2 设计的主要内容 (1) 第2章基础数据 (2) 第3章能量方程理论 (3) 3.1 能量方程的推导 (3) 3.2多相垂直管流压力分布计算步骤 (6) 第4章气液多相垂直管流压力梯度的摩擦损失系数法 (8) 4.1 基本压力方程 (8) 4.2 平均密度平均流速的确定方法 (8) 4.3 摩擦损失系数的确定 (11) 4.4 油气水高压物性参数的计算方法 (12) 4.5 井温分布的的计算方法 (16) 4.6 实例计算 (17) 第5章设计框图及结果 (21) 5.1 设计框图 (21) 5.2 设计结果 (22) 结束语 (29) 参考文献 (30) 附录 (31) 有杆抽油系统工况分析 抽油机井的分析应包括以下内容： （1）了解油层生产能力及工作状况，分析是否已发挥了油层潜力，分析判断油层不正常工作的原因。 （2）了解设备能力及工作状况，分析设备是否适应油层生产能力，了解设备利用率，分析判断设备不正常工作的原因。 （3）分析检查措施效果。 一、抽油机井液面测试与分析 （一）静液面、动液面及米采油指数 静液面：是指关井后环形空间中的液面恢复到静止时的液面； 静液面深度：从井口到液面的距离称为静液面深度； 静液面高度：从油层中部到静液面的距离称为静液面高度。 与它相对应井底压力，既是油层压力（静压），若井口压力为零时，静压与静液面的关系为： （3-89） 动液面：是油井生产期间油套管环形空间的液面； 动液面深度：表示井口到动液面的距离； 动液面高度：表示油层中部到动液面的距离。 井底流压与动液面的关系为：（3-90） 如图3-47所示： 称为沉没度：它表示泵的吸入口沉没在动液面以下的深度。 油井的采油指数为： 令， 则油井的流动方程可表达为： （3-91） 式中Q—— 油井产量，t/d； K—— 称为米采油指数，t/(d·m)。 图3-47 静液面与动液面的位置 （二）液面位置的测量 测液面的原理是利用回声仪测量声波从井口传播到液面再返回到井口所用的时间t，再求出声波在环形空间中传播的速度，则液面深度为： （3-92） 为了求出声波在环形空间中传播的速度，在距离井口一定深度处安装音标，在用回声仪测得的声波曲线纸带上能显示出井口波、音标波和液面波如图3-48所示，测取井口波 图3-48 液面与音标声波反射曲线 到液面波的纸带长度作为，则声速为，将其代入式（3-82）得： （3-93） 油田现场目前用双频回声仪测得的液面曲线如图3-49所示，上面为高频曲线，下面为低频曲线，在高频曲线上可清楚地看出声波传播到每一个油管接箍返回到井口的时间波形。在这种液面曲线上量取10个油管接箍反射波之间的纸带长度作为，量取从井口波到液面波之间的纸带长 1．第1题单选题在典型抽油杆工艺路线的基础上，增加( )工序，并调整部分工序便可形成超高强度抽油杆的制造工艺路线。 D、表面淬火 标准答案：D 2．第2题单选题抽油杆杆体断裂的原因主要有抽油杆柱设计不合理( )以及腐蚀等因素。 D、由于制造、运输、储存和使用过程引起弯曲 标准答案：D 3．第3题单选题下列( )特点不是抽油杆的结构特点。 B、刚度高、不易变形 标准答案：B 4．第4题单选题带状抽油杆是一种由石墨复合材料制成的抽油杆，具有( )以及耐腐蚀、使用寿命长等特点。 A、抗疲劳强度高 标准答案：A 5．第5题单选题下列( )特点不是玻璃钢抽油杆的性能特点。 C、可承受轴向压缩载荷 标准答案：C 6．第6题判断题抽油杆疲劳断裂部位通常是在外螺纹接头、扳手方颈、锻造热影响区和杆体。 标准答案：正确 7．第7题判断题抽油杆及其接箍的主要失效类型是疲劳断裂。 标准答案：正确 8．第8题判断题对于要求安装刮蜡器的抽油杆，需要在抽油杆上设置一定数量的限位器，限位器之间的距离为冲程的一半。标准答案：正确 9．第9题判断题 KD级抽油杆既有D级抽油杆的耐腐蚀性能，又有K级抽油杆的强度。 标准答案：错误 10．第10题判断题采用玻璃钢抽油杆可以实现小泵深抽或大排量的功能。 标准答案：正确 11．第11题判断题抽油光杆按不同的强度和使用条件分为C级、D级和K级三个等级。 标准答案：正确 12．第12题判断题接箍是抽油杆组合时的连接零件，按其结构特征可分为普通接箍、异径接箍和特种接箍。 标准答案：正确 13．第13题判断题 API Spec 11B《抽油杆规范》和GB7229-87将抽油杆分为C级、D级、K级和KD级四个等级。 标准答案：错误 14．第14题判断题 K级杆用于中、重负荷并有腐蚀性的油井。 标准答案：错误 15．第15题判断题钢丝绳抽油杆是具有代表性的柔性抽油杆。 标准答案：正确 完整采油工程课程设计 采油工程课程设计 课程设计 姓名：唐建锋 学号：039582 中国石油大学（北京） 石油工程学院 2012年12月10日 一、给定设计基础数据： (2) 二、设计计算步骤 (3) 2.1油井流入动态计算 (3) 2.2井筒多相流的计算 (4) 2.3悬点载荷和抽油杆柱设计计算 (12) 2.4抽油机校核 (16) 2.5泵效计算 (16) 2.6举升效率计算 (19) 三、设计计算总结果 (20) 四、课程设计总结 (21) 一、给定设计基础数据： 井深：2000+82×10=2820m 套管内径：0.124m 油层静压：2820/100×1.2 =33.84MPa 油层温度：90℃ 恒温层温度：16℃ 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：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 抽油机型号：CYJ10353HB 电机额定功率：37kw 配产量：50t/d 泵径：44mm(如果产量低，而泵径改为56mm，38mm) 冲程：3m 冲次：6rpm 柱塞与衬套径向间隙:0.3mm 沉没压力：3MPa 二、设计计算步骤 2.1 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，它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Petro bras 方法Petro bras 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;预测产量时,按流压加权平均。 (1) 采液指数计算 已知一个测试点： wftest P 、 txest q 和饱和压力 b P 及油藏压力P 。 因为wftest P ≥b P ，1j = txwst wfest q P P -=30/(33.84-12)= 1.4/( d.Mpa) (2) 某一产量 t q 下的流压Pwf b q =j(b P P -1)=1.4 x （33.84-10）=33.38t/d m o zx q =b q +8 .1b jP =33.38+1.4*10/1.8=41.16t/d omzx q -油IPR 曲线的最大产油量。 当0?q t ?b q 时，令q 1t =10 t/d ，则p 1wf = j q P t - 1=15.754 Mpa 同理，q 2t =20 t/d ，P 2wf =13.877 Mpa q 3t =30 t/d ，P 3wf =12.0 Mpa 当q b ?q t ?omzx q 时，令q 4t =50 t/d,则按流压加权平均进行推导得： P 4wf =f )(1j q P t w -+0.125(1-f w )P b 8180()]t b omzx b q q q q ---=8.166Mpa采油工程课程设计
采油工程课程设计
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