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188.5380.61860620.851.0290.9436400.1β=0.6580P s = 2.537400.1019.8ρl =0.95249801.15L p =11787850钢材的密度7850kg/m 3标准状况下压力：P sc =0.101MPa频率系数F c =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（重力加速度：g=9.8计算沉没压力公式如公式以上公式计算沉没压力，β为可自己设定一个β值，则0＜Q t ＜Q b ，此时产量与流压Q omax =Q b +Q c =Q b +JP b /1.8=而Q t =36m 3/d.一：油井产能预测或流1、确定井底流压（9Mpa）Q b =J(P r -P b )=3、确定下泵深度（1178m）ρl =ρw f w +(1-f w )ρo 设计产量（配产）：Q x =40m 3/d井口套管压力：P c =0.1Mpa则Q t 下的井底流压可通过下式P wf =P r -Q t /J=2、确定沉没压力（2.537Mpa 泵入口温度：80℃GOR（气油比）：40m 3/m 3油管内径：D ti =62mm(2.44Lin)产液指数：J=4.0m 3/(d*Mpa)试井产量：Q t =36m 3/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：P r =18MPa原油饱和压力：P b =8.5MPa含水率：f w =60%油层中部深度：H=1860m56.89ηp =0.750.75Q t =53.3952①D p =38.1s*n=32.5②D p =44.5s*n=24则：1、2符合要求选用D p =38.1mm和D p =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、D p =38.1mm时，s*n=32.52、D p =44.45mm时，s*n=243、D p =57.15mm时，s*n=14.4(舍去)原则上：s*n=20-50m/min由于油管内径D ti =62mm，因而泵径D p 不书中（7-24）s*n=Q t /(1.131*10-3D p 2)s*n=53.3/(1.131*10-3D p 2)如公式（7-23）压力，β为未知数，由于s、n、D p 都是未知的，应采用不同的泵径D p 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(L p /(L p +300))2，此时产量与流压呈线性关系Q t （PD，泵的理论排量）=Q x /ηp b +JP b /1.8=测或流压的确定（9Mpa）（1178m）-f w )ρo 流压可通过下式计算：（2.537Mpa）则有：F o=1252312.523F o=1704563.40.2、n组合。
春季学期《有杆抽油系统》在线考试（适用于6月份考试）试分析改善油管工作状况的措施。
参考选项：改善措施：1）下油管锚2）在抽油泵下悬挂尾管在泵下悬挂足够重量的尾管，使抽油泵以上的油管在抽油过程中始终承受尾管的拉力，以平衡上行程时油管的弯曲力。
悬挂尾管的优点是工艺简单，能消除或减轻油管的弯曲效应，但不能克服油管的弹性变形，还会增大油流入泵的阻力，所以，更好的办法是下油管锚。
试说明弹性滑动和打滑的区别。
参考选项：弹性滑动是由于皮带各部分弹性应变不相等所引起的，只发生在皮带离开皮带轮以前的那一段弧上，是不可避免的物理现象。
打滑是由于外力超过皮带传动所能承受的能力引起的，是皮带在皮带轮上的整体相对滑动，通过增大包角或皮带的预紧力就可防止打滑现象发生。
简述抽油井工作制度与含水的关系。
参考选项：（1）当油层和水层压力相同(或油水同层)时，油井含水不随工作制度而改变；（2）当油层压力高于水层压力时，增大总采液量(降流压)，将引起油井含水量的上升；（3）当水层压力高于油层压力时，加大总采液量，将使油井含水量下降。
试说明稠油井、大沉没度井以及低沉没度井何种载荷可能占主导？参考选项：抽油杆柱载荷、液柱载荷及惯性载荷是构成悬点载荷的三项基本载荷。
稠油井内摩擦载荷及大沉没度井的沉没压力产生的载荷突出；在低沉没度井内，由于泵的充满程度差，会发生柱塞与泵内液面的撞击，将产生较大冲击载荷，从而影响悬点载荷。
简述空心抽油杆泵上掺稀油（化学剂）与泵下掺稀油（化学剂）对稠油举升过程影响的区别。
参考选项：（1）空心杆泵上或泵下掺稀油都能降低井筒流体粘度，可以有效地改善抽油杆柱受力状况。
（2）空心杆泵上掺稀油的举升效率高于空心杆泵下掺稀油。
（3）空心杆泵上掺稀油工艺没有解决原油进泵阻力大的问题，因此在泵吸入口处原油应具有较好的流动性，设计过程中应尽可能增加下泵深度。
（4）空心杆泵下掺稀油可以改善泵吸入口处原油的流动性，解决稠油进泵难的问题，但却影响泵的排量且影响生产压差，不利于大排量生产。
有杆抽油系统的数学建模及诊断目前，开采原油广泛使用的是有杆抽油系统（垂直井，如图1）。
电机旋转运动转化为抽油杆上下往返周期运动，带动设置在杆下端的泵的两个阀的相继开闭，从而将地下上千米深处蕴藏的原油抽到地面上来。
钢制抽油杆由很多节连接而成，具有相同直径的归为同一级，级数从上到下按1,2…进行编号，可多达5级，从上端点到下端点可能长达上千米。
描述抽油杆中任意一水平截面（为表述方便，下面把杆水平截面抽象称为“点”）处基本信息的通用方法是示功图：它是该点随时间t而变化的荷载（合力，向下为正）数据作为纵坐标，以该点垂直方向上随时间t而变化的位置相对于t=0时刻该点位置的位移数据作为横坐标构成的图形。
函数关系表现为位移-荷载关于时间t的参数方程。
一个冲程（冲程的说明见附录）中示功图是一条封闭的曲线。
构成示功图的数据称为示功数据。
抽油杆上端点称为悬点，图4示意了悬点E的运动过程。
在一个冲程期间，仪器以一系列固定的时间间隔测得悬点E处的一系列位移数据和荷载数据，据此建立悬点E的示功图称为悬点示功图。
附件1、2中的位移-荷载数据是某油田某井采油工作时采集的悬点处原始示功数据。
“泵”是由柱塞、游动阀、固定阀、部分油管等几个部件构成的抽象概念（见图2），泵中柱塞处的示功图称为泵功图。
因为受到诸多因素的影响，在同一时刻t，悬点处的受力（荷载）与柱塞的受力是不相同的；同样，在同一时刻t，悬点处的相对位移与柱塞的相对位移也不相同。
因此悬点示功图与泵功图是不同的。
图5给出了理论悬点示功图和理论泵功图。
示功图包含了很多信息，其中就有有效冲程，泵的有效冲程是指泵中柱塞在一个运动周期内真正实现从出油口排油的那段冲程。
工程上一般根据示功图形状与理论示功图进行对比来判断抽油机工作状态。
通过悬点示功图可以初步诊断该井的工作状况，如产量、气体影响、阀门漏液、沙堵等等。
要精确诊断油井的工作状况，最好采用泵功图。
然而，泵在地下深处，使用仪器测试其示功数据实现困难大、成本高。
有杆泵采油有杆泵采油系统选择设计有杆泵采油系统选择设计新投产或转抽的油井，需要合理地选择抽油设备；油井投产后，还必须检验设计效果。
当设备的⼯作状况和油层⼯作状况发⽣变化时，还需要对原有的设计进⾏调整。
进⾏有杆泵采油井的系统选择设计应遵循的原则是：符合油井及油层的⼯作条件、充分发挥油层的⽣产能⼒、设备利⽤率较⾼且有较长的免修期，以及有较⾼的系统效率和经济效益。
这些设备相互之间不是孤⽴的，⽽是作为整个有杆泵抽油系统相互联系和制约的。
因此，应将有杆泵系统从油层到地⾯，作为统⼀的系统来进⾏合理地选择设计，其步骤为：1) 根据油井产能和设计排量确定井底流压；2) 根据油井条件确定沉没度和沉没压⼒；3) 应⽤多相垂直管流理论或相关式确定下泵深度；4) 根据油井条件和设备性能确定冲程和冲次；5) 根据设计排量、冲程和冲次，以及油井条件选择抽油泵；6) 选择抽油杆，确定抽油杆柱的组合；7) 选择抽油机、减速箱、电动机及其它附属设备。
⼀、井底流压的确定井底流压是根据油井产能和设计排量来确定的。
当设计排量⼀定时，根据油井产能便可确定相应排量下的井底流压。
设计排量⼀般是由配产⽅案给出的。
⼆、沉没度和沉没压⼒的确定沉没度是根据油井的产量、⽓油⽐、原油粘度、含⽔率以及泵的进⼝设备等条件来确定。
确定沉没度的⼀般原则是：1) ⽣产⽓油⽐较低的稀油井，定时或连续放套管⽓⽣产时，沉没度应⼤于50 ；2) ⽣产⽓油⽐较⾼，并且控制套管压⼒⽣产时，沉没度应保持在150 以上；3) 当产液量⾼、液体粘度⼤(如稠油或油⽔乳化液时)，沉没度还应更⾼⼀些。
由于稠油不仅进泵阻⼒⼤，⽽且脱出的溶解⽓不易与油分离，往往被液流带⼊泵内⽽降低泵的充满程度，因此，稠油井需要有较⾼的沉没度。
这样，既有利于克服进泵阻⼒，⼜可减少脱⽓，以便保持较⾼的充满程度。
⼀般情况下，稠油井的沉没度应在200 以上。
当沉没度确定后，便可利⽤有关⽅法计算或根据静液柱估算泵吸⼊⼝压⼒。
2022全国石油工程设计大赛之六采油工程设计报告范文全国石油工程设计大赛材料之六采油工程设计本次采油工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ph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ph1.0MPa。
抽油井井底流压为pwf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)pn,抽油泵为增压设备,故泵出口压力增至pz,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ph。
(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，则动液面顶端压力仍为套压。
从动液面到吸入口为纯油柱段，可以将这一段分为许多小段，采用迭代压力方法可求出每小段油的密度，最后求出吸口处的压力。
《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。
11、抽油设备由(1) 、(2) 、(3) 及井下采油附件组成。
12、游梁式抽油机主要由(4) 、(5) 、曲柄连杆游梁机构以及辅助部件等四大部分组成。
13、当抽油机悬点开始下行时，游动阀(6) ，液柱重量由(7)转移(8) 上，从而使抽油杆(9) ，油管(10) 。
14、在抽油机井生产过程中，如果下冲程快，上冲程慢，则说明平衡(11) ，应(12) 平衡重或平衡半径。
15、当抽油系统工作时，作用在抽油机驴头悬点上的载荷主要有三类：(13)、(14) 以及各种摩擦阻力产生的摩擦载荷。
16、对于惯性载荷，在上冲程中，前半冲程惯性力(15) 悬点载荷，后半冲程惯性力(16) 悬点载荷；在下冲程中，前半冲程惯性力(17) 悬点载荷，后半冲程惯性力(18) 悬点载荷。
17、列举游梁式抽油机除机械平衡与气动平衡外的两种主要平衡方式，如(19)、(20) 以及利用可调相位角平衡装置实现抽油机平衡。
18、弹性滑动使带速(21) （超前或滞后）于主动轮表面速度而又（超前或滞后）于从动轮表面速度，从动轮的圆周速度总是(22)（低于或高于）主动轮的圆周速度。
19、普通抽油杆的杆头主要由(23) 、(24) 、(25) 、(26) 、(27) 和圆弧过渡区组成。
20、在不同转差率范围内，游梁式抽油机的动力装置—异步电机处于不同的工作状态，主要包括(28) 、(29) 和(30) 三种。
21、当抽油机悬点开始上行时，游动阀(1) ，液柱重量由(2)转移(3) 上，从而使抽油杆(4) ，油管(5) 。
22、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(6) ，应(7) 平衡重或平衡半径。
23、测量抽油机井液面使用的仪器是(8) ；测量抽油机井示功图使用的仪器是(9) 。
24、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(10) 、(11) 和(12) 三种。
25、普通抽油杆的杆头主要由(13) 、(14) 、(15) 、(16) 、(17) 和圆弧过渡区组成。
26、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(18) 、(19) 及(20) 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(21) 、(22) 、(23) 及(24) 四项影响，其方向向上，故减小悬点载荷。
27、游梁式抽油机主要由(25) 、(26) 、曲柄连杆游梁机构以及辅助部件等四大部分组成。
28、列举游梁式抽油机除机械平衡与气动平衡外的两种主要平衡方式，如(27)、(28) 以及利用可调相位角平衡装置实现抽油机平衡。
29、在不同转差率范围内，游梁式抽油机的动力装置—异步电机处于不同的工作状态，主要包括(29) 、(30) 和电磁制动三种。
二、判断题1、前置型气平衡游梁式抽油机可以实现上下冲程中的对应载荷完全相同。
（）2、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。
（）3、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。
（）4、上冲程中井口回压减小悬点载荷。
（）5、气锁会因沉没压力升高而自动解除。
（）6、采用玻璃钢抽油杆可以实现小泵深抽或大排量的功能。
（）7、钢丝绳抽油杆是具有代表性的柔性抽油杆。
（）8、抽油杆及其接箍的主要失效类型是疲劳断裂。
（）9、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。
（）10、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。
（）11、前置型气平衡游梁式抽油机可以实现上下冲程中的对应载荷完全相同。
（）12、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。
（）13、在上下冲程中，摩擦载荷始终增加抽油机的悬点载荷。
（）14、游梁式抽油机主要由电动机、皮带减速箱、曲柄—连杆—游梁机构以及辅助部件等四大部分组成。
（）15、电压—转速特性曲线平缓而有向水平趋势的电机称为软特性电机。
（）16、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。
（）17、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。
（）18、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。
（）19、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。
（）20、拖动抽油机的电动机的输入功率即为抽油机的输入功率。
（）三、单选题1、游梁式抽油机的运动指标定义为死点位置时的实际加速度与按公式计算出的加速度之比值。
A 简谐运动B 曲柄滑块机构运动C 精确计算运动D 真实运动2、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。
A 预紧力过大或不足B 抽汲载荷超载C 液击、碰泵的冲击载荷的影响D 由于制造、运输、储存和使用过程引起弯曲3、在油井中使用刮蜡器以后，抽油杆在上下冲程时的阻力增加，这将使悬点最大负荷增加，使抽油杆在下冲程时产生附加的弯曲应力，为此应在抽油杆下部使用。
A 加重杆B 扶正器C 减振器D 防脱器4、下列抽油泵不适合于在含砂油井使用。
A 流线型抽油泵B 三管抽油泵C 防砂卡抽油泵D出砂井用抽油泵5、油管锚可分为机械式油管锚和两大类。
A 张力式油管锚B 旋转式油管锚C 液力式油管锚D 压差式油管锚6、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。
A 平衡相位角B 极位夹角C 游梁摆角D 曲柄转角7、下冲程中，沉没压力对悬点载荷的影响是。
A 增加B 减小C 没有影响D 前半冲程增加，后半冲程减小A 平衡相位角B 极位夹角C 游梁摆角D 曲柄转角8、下列特点不是抽油杆的结构特点。
A 细长杆B 刚度高、不易变形C 变截面D 端部形状复杂、要求特殊9、油管锚可分为机械式油管锚和两大类。
A 张力式油管锚B 旋转式油管锚C 液力式油管锚D 压差式油管锚10、提升液体和克服各种阻力所消耗的功率为抽油机的。
A 输入功率B 光杆功率C 有效功率D 系统效率11、下冲程中，沉没压力对悬点载荷的影响是。
A 增加B 减小C 没有影响D 前半冲程增加，后半冲程减小12、测量抽油机井示功图使用的仪器是。
A 回声仪B 水力动力仪C 传感测试仪D 记录仪13、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。
A 抛丸强化B 热校直C 冷校直D 表面淬火14、在油井中使用刮蜡器以后，抽油杆在上下冲程时的阻力增加，这将使悬点最大负荷增加，使抽油杆在下冲程时产生附加的弯曲应力，为此应在抽油杆下部使用。
A 加重杆B 扶正器C 减振器D 防脱器15、提升液体和克服各种阻力所消耗的功率为抽油机的。
A 输入功率B 光杆功率C 有效功率D 系统效率四、简答题1、简述游梁式抽油机的基本结构和工作原理。
2、怎样判断游梁式抽油机的平衡状况？不平衡时怎样进行调整？3、简述空心抽油杆的作用。
4、简述加重杆的作用。
5、抽油杆可以分为几个等级？分别应用在什么状况的油井上？6、抽油井悬点所承受的载荷有哪些？分析上下冲程中存在哪些摩擦载荷？7、简述杆式泵与管式泵的特点与适用范围。
8、试举例5种特种抽油杆。
9、简述改善油管工作状况的措施及其特点。
五、论述题1、何谓示功图？画出考虑气体影响下和充不满影响下的示功图并分析示功图的特征。
2、怎样判断游梁式抽油机的平衡状况？不平衡时怎样进行调整？参考答案一、填空题1、抽油设备由(1) 抽油机、(2) 抽油杆、(3) 抽油泵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) 极位夹角。
3、当抽油机悬点开始上行时，游动阀(5) 关闭，液柱重量由(6) 油管转移(7) 抽油杆上，从而使抽油杆(8) 伸长，油管(9) 缩短。
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) 过量，应(11) 减小平衡重或平衡半径。
5、测量抽油机井液面使用的仪器是(12) 回声仪；测量抽油机井示功图使用的仪器是(13) 动力仪。
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) 曲柄平衡、(15) 游梁平衡和(16) 复合平衡三种。
7、电压—转速特性曲线平缓而有向水平趋势的电机称为(17) 软特性电机，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) 滞后（超前或滞后）于主动轮表面速度而又(19) 超前（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（低于或高于）主动轮的圆周速度。
