抽油杆、管设计

抽油杆培训资料内训专用抽油杆的现状及发展C 级抽油杆抽油杆的基本分类普通抽油杆特种抽油杆KD级抽油杆EL级抽油杆超高强度抽油杆空心抽油杆玻璃钢抽油杆其它D 级抽油杆加重杆HS级抽油杆断裂失效类型脱扣钢材的质量内在因素外在因素制造的质量运输保管损伤施工损伤腐蚀介质载荷影响井况偏磨抽油杆失效影响因素抽油杆现状及发展有杆泵采油问题：断、脱抽油杆载荷：1、抽油杆柱自身的重量。

2、油管内活塞以上杆管之间环空液柱的重量。

3、杆柱、液柱的惯性力4、摩擦力、杆柱弹性变形引起的振动5 、冲击载荷、回压、沉没压力等作用：它将抽油机的运动和能量传递给井下抽油泵。

要求：1、杆身直、螺纹清洁光滑、螺纹与杆体同心2、耐疲劳、耐磨、强度高普通抽油杆结构普通抽油杆的杆体为实心圆形断面的钢杆，两端为镦粗的杆头。

卸荷槽圆弧过渡区扳手方颈推承面台肩外螺纹接头凸缘杆头结构：外螺纹接头用来与接箍相连接。

卸荷槽用来减轻由于螺纹和截面变化引起的应力集中，提高抽油杆的疲劳强度。

推承面台肩在接箍与抽油杆连接时，使得接箍端面与推承面台肩的端面间产生足够大的应力，从而有效防止抽油杆在使用过程中脱扣及井液对螺纹的腐蚀。

扳手方颈用来装卸抽油杆时搭扳手用。

凸缘是作业时用来吊装抽油杆。

圆弧过渡区是避免构件截面和刚度的急剧变化，减小应力集中。

卸荷槽圆弧过渡区扳手方颈推承面台肩外螺纹接头凸缘抽油杆的规格：抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、29mm，长度一般为8m或7.62m。

为了调节抽油杆柱的长度，还有长度分别为0.41、0.61、0.91、1.22、1.83、2.44、3.05、3.66m的短抽油杆。

等级材料抗拉强度σbMPa屈服点σsMPa伸长率δ%200mm收缩率ψ%冲击韧性JK 镍钼合金钢588-794≥372≥13≥60≥115.8C 碳钢或锰钢620-794≥412≥13≥50≥81.3D 碳钢或合金钢794-965≥620≥10≥50≥60.8抽油杆的材料及机械性能普通抽油杆分为C、D和K三个等级，C级抽油杆用于轻、中负荷的油井，D级抽油杆用于中、重负荷的油井，K级抽油杆用于轻、中负荷并有腐蚀性的油井。

排油烟管道设计规范一、引言二、管道材料选取1.管道材料应具有阻燃、耐腐蚀的特性，一般选用不锈钢304材料。

2.管道内表面应平整，不得有明显的凹凸、孔隙等缺陷。

3.管道的连接部分应采用焊接或螺纹连接，以确保连接处的可靠性和密封性。

三、管道设计1.管道布置要合理，尽量缩短排烟距离，保证烟机排放的油烟能够迅速排至室外。

2.管道应呈弯状布置，避免出现直角或过小的弯角，以减小阻力，提高排烟效率。

3.管道的坡度应保持在2%-5%之间，以保证油烟顺利流向排气孔。

4.管道尽量避免穿过室内梁柱等结构物，在穿越时应采取加固措施，以防止结构受损。

5.管道的直径应根据厨房面积和烟机功率确定，一般情况下，每平方米厨房面积需配备150立方米/小时排油量。

四、排油烟管道布置图纸1.布置图纸应清晰明了，标注清楚管道的尺寸、材料、连接方式等重要信息。

2.布置图纸应包括油烟烟机、油烟管道、排气孔等重要设备和构件的位置和尺寸。

3.清晰标注管道的坡度和弯头位置，确保施工过程中的准确性。

五、管道安装与维护1.管道安装时应保证连接处的密封性，防止油烟泄漏。

2.管道的支架应牢固可靠，承重能力要符合设计要求。

3.定期对管道进行清洗和维护，确保排油烟管道的畅通。

4.定期检查排气孔的开启情况，清理积尘和杂物。

六、总结合理的排油烟管道设计可以有效地保证厨房空气的质量，保护人员的健康和安全。

在设计过程中，需要充分考虑管道材料的选取、管道的布置、管道的尺寸和坡度等因素。

同时，在安装和维护时需要严格按照相关规范进行操作，确保排油烟管道的正常运行。

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。

发行版本：C抽油杆、油管、抽油泵管理办法修改次数：0文件编号：QG/HBYT031-2008页码：1/51 范围本办法规定了抽油杆、油管、抽油泵及井下配套工具的存放、发放、领取、杆柱组合设计、现场施工、作业监督及更新等管理内容与要求。

本办法适用于公司各油气生产单位、采油工艺研究院。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本办法的引用而成为本办法的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本办法，然而，鼓励根据本办法达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件中，其最新版本适用于本办法。

SY/T 5903-93 抽油杆杆柱组合设计方法3 职责3.1 钻采工程部是抽油杆、油管、抽油泵及井下配套工具的归口管理部门，负责组织进行质量技术分析及适用性评价，监督、检查库存、日常保养、发放、回收及修复等管理工作。

3.2 各油气生产单位负责抽油杆、油管、抽油泵及井下配套工具的日常使用及维护管理工作。

3.3 采油工艺研究院负责新区新井的杆柱组合设计；各油气生产单位负责老区新井和老区老井的杆柱组合设计。

4 管理内容中国石油华北油田公司2008-07-04 发布2008-07-04实施QG/HBYT 031-2008 页码：2/54.1 杆柱组合设计杆柱设计时，设计单位要严格执行SY/T 5903-93《抽油杆杆柱组合设计程序》、QG/HBYT046-2008《采油工程方案设计管理程序》。

设计工作必须根据诊断测试结果进行，并注明最大允许使用载荷。

4.2 购置钻采工程部组织抽油杆、油管、抽油泵及井下配套工具的适用性分析，提出技术参数、性能及要求。

电子商务部组织产品的购置，执行QG/HBYT075-2008《物资采购与供应管理程序》。

4.3 拉运杆、管拉运时应用平板车，装车时要保持杆、管平直、不许互相碰撞、蹩劲，防止弯曲。

同时，杆、管两端必须带好护丝以免损坏丝扣。

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。

抽油杆柱设计方法抽油杆柱设计方法 9.3.4.1 抽油杆柱力学模型抽油杆柱力学模型是用来对抽油杆柱在抽油过程中受力状况进行分析计算的工具。

在抽油过程中，抽油杆承受到交变载荷的作用，要使得其能够安全有效的工作，其受力状况分析至关重要。

另外，抽油杆柱在抽油过程中的受力状况也是进行抽油机井工况分析和生产参数优化设计的重要依据。

(1) 抽油杆重力gL q F r r =(9-25)式中，r F 为抽油杆柱在空气中的重力，N ；L 为抽油杆柱长度，m ；r q 为抽油杆柱的每米质量，kg/m 。

(2) 液柱载荷(折算) in p out rm p l P A P A A F ?-?-=)((9-26)式中，l F 为作用在柱塞上的液柱载荷，N ；rm A 为最下一级抽油杆截面积，m 2；p A 为抽油泵活塞截面积，m 2；out P 为泵排出口处压力，Pa ；in P 为泵吸入口处压力，Pa 。

(3) 流体通过凡尔孔的阻力2232)(72925.1N S f A F p p l v =μρ (9-27)式中，v F 为流体通过凡尔孔的阻力，N ；l ρ为流体密度，kg/m 3；0f 为凡尔孔过流面积，m 2；p S 为活塞有效冲程，m ；N 为冲数，rpm ；μ为由实验确定的凡尔流量系数，由下式计算：<-?=≥-?+=4Re 6.0Re 4Re 7.1Re 10)3(lg 225.010)4(lg 325.0225.0N N N N μμ(9-28)llp p Vo f N S A d N μρ=0Re 19(9-29)式中，0v d 为凡尔孔直径，m ；l μ为流体粘度，Pa.S 。

(4) 抽油杆柱惯性载荷=ri F )/1(17902l r N S F r +??(上冲程) (9-30)=ri F )/1(17902l r N S F r -??(下冲程) (9-31)式中，ri F 为抽油杆柱惯性载荷，N ；S 为冲程，m ；r 为抽油机曲柄半径，m ；l 为抽油机连杆长度，m 。

机械原理课程设计说明书设计题目：抽油机机械系统设计设计者：指导教师：2010年5月24日目录1、设计任务 (1)2、执行机构的选择与比较 (2)3、主要机构设计 (4)4、机构运动分析 (8)5、原动机的选择 (9)6、传动机构的选择与比较 (9)7、机构循环图 (10)8、设计心得与体会 (10)9、参考文献 (11)10、机构简图 (11)一、设计任务抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。

常用的有杆抽油设备由三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油管的下端；三是抽油杆，它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。

抽油机由电动机驱动，经减速传动系统和执行系统（将转动变换为往复移动）带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动，从而实现将原油从井下举升到地面的目的。

整体工作原理见图1：图1悬点—执行系统与抽油杆的联结点悬点载荷P(kN)—抽油机工作过程中作用于悬点的载荷抽油杆冲程S(m)—抽油杆上下往复运动的最大位移冲次n(次/min)—单位时间内柱塞往复运动的次数图2悬点载荷P的静力示功图（图2）——在柱塞上冲程过程中，由于举升原油，作用于悬点的载荷为P1，它等于原油的重量加上抽油杆和柱塞自身的重量；在柱塞下冲程过程中，原油已释放，此时作用于悬点的载荷为P2，它就等于抽油杆和柱塞自身的重量。

假设电动机作匀速转动，抽油杆（或执行系统）的运动周期为T。

选择油井工况为：1. 根据任务要求，进行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成，绘制系统方案示意图；2. 根据设计参数和设计要求，采用优化算法进行执行系统(执行机构)的运动尺寸设计，优化目标为抽油杆上冲程悬点加速度为最小，并应使执行系统具有较好的传力性能；3. 建立执行系统输入、输出(悬点)之间的位移、速度和加速度关系，并编程进行数值计算，绘制一个周期内悬点位移、速度和加速度线图(取抽油杆最低位置作为机构零位)；4. 机构静态分析，通过建立机构仿真模型，并给系统加力。

第五节 有杆抽油系统设计¾教学目的：正确分析抽油杆柱的受力特征；掌握抽油杆柱的强度计算方法以及多级抽油杆的强度校核方法；并对有杆抽油井生产系统的设计方法和步骤以及钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术有一个初步的了解。

¾教学重点、难点：9教学重点1、抽油杆的受力特征2、组合抽油杆柱的强度校核9教学难点1、修正古德曼图2、抽油杆柱设计方法¾教法说明：课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的曲线图。

¾教学内容：1.抽油杆强度计算及杆柱设计2.有杆抽油井生产系统设计3.钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术安全区二、有杆抽油井生产系统设计有杆抽油系统组成：有杆抽油系统设计内容：(1) 油层(2) 井筒(4) 地面出油管线(3) 采油设备(机、杆、泵等)(4) 工况指标预测。

(1) 油井流入动态计算；(2) 采油设备(机、杆、泵等)选择；(3) 抽汲参数(冲程、冲次、泵径和下泵深度等)确定；有杆抽油系统设计目标：经济、有效地举升原油。

(1) 油井和油层数据；(2) 流体物性参数；(3) 油井生产数据。

有杆抽油系统设计依据：有杆抽油系统设计理论基础：有杆抽油系统设计基础数据：油藏供液能力节点系统分析方法三、钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术玻璃钢杆优点(1) 重量轻，可减少设备投资，节省能源和增加下泵深度。

(2) 弹性好，可以实现超冲程。

(3) 耐腐蚀，可减少断脱事故。

玻璃钢杆缺点(1) 价格贵：是钢质抽油杆的1.6～1.8倍。

(2) 不能承受轴向压缩载荷（底部加重以保证受拉），使用 温度不能超过93.3℃。

(3) 报废杆不能溶化回收利用。

(4) 怕磨损和碰伤。

目前钢—玻璃钢组合杆柱设计理论与普通全钢杆设计相同。

东北石油大学课程设计课程_______ 石油工程课程设计 _______ 题目抽油井系统设计________ 院系_________ 石油工程学院 _________ 专业班级_____________ 石油工程__________ 学生姓名___________ 喵喵大人___________ 学生学号__________ 11020450556 _______ 指导教师李铭曲国辉_________2014年07月18日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抽油井系统设计专业石油工程姓名喵喵大人学号11045140506565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，完成抽油井系统从油层到地面的所有相关参数的计算，最终选出抽油泵、抽油杆、抽油机。

①计算出油井温度分布；②通过回归分析确定原油粘温关系表达式；③ 确定井底流压；④ 确定出油井的合理下泵深度；⑤确定合适的冲程、冲次；⑥选择合适的抽油泵；⑦ 确定抽油杆直径及组合；⑧ 计算出悬点的最大、最小载荷；⑨ 选出合适的抽油机；⑩ 编制实现上述内容的计算机程序程序。

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 基本理论；④ 设计框图和计算机程序；⑤ 设计结果及结果分析；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：陈涛平等，石油工程（第二版），石油工业出版社，2011蒋加伏，张林峰主编Visual basic 程序设计教程，北京邮电大学出版社，2009完成期限2014.06.30~ 2014.07.18指导教师旗木卡卡西专业负责人张继红2014 年07 月18 日目录第1 章概述 (1)1.1 设计的目的意义 (1)1.2 设计的主要内容 (1)第2 章基础数据 (3)2.1 抽油系统设计基本数据 (3)2.2 原油粘度温度关系数据 (3)2.3 抽油杆基本参数 (4)2.4抽油机基本参数 (4)第3 章基础理论 (7)3.1井温分布计算 (7)3.2 原油粘温关系 (8)3.3井底流压 (9)3.4 泵吸入口压力 (10)3.5 下泵深度 (10)3.6 确定冲程和冲次 (11)3.7 确定泵径 (11)3.8 悬点载荷计算及抽油杆强度校核方法 (13)3.9 确定抽油杆直径及组合 (15)3.10计算与校核载荷 (16)3.11计算与校核扭矩 (16)3.12计算需要的电机功率 (16)第4 章设计框图和计算机程序 (16)4.1 设计框图 (17)4.2 计算机程序 (18)第5 章设计结果及结果分析 (20)5.1 井温分布 (20)5.2 原油粘温关系 (20)5.3 井底流压 (21)5.4泵吸入口压力 (22)5.5 下泵深度 (23)5.6 冲程和冲次 (23)5.7 选择抽油泵 (23)5.8 抽油杆直径及组合 (23)5.9 悬点最大和最小载荷； (24)5.10 计算并校核减速箱扭矩 (24)5.11 计算电机功率并选择电机 (24)5.12 选择出合适的抽油机 (25)5.13 程序运行界面 (25)结束语................................................. 错.. 误!未定义书签。

抽油混合杆柱的设计方法中国石油大学（北京）石油天然气工程学院 檀朝东应用抽油混合杆柱的目的在于尽可能地提高有效冲程进而提高泵效，因此设计中采用由多级抽油杆组成的混合抽油杆柱，并增大它在整个混合杆柱中所占的比例，各级钢丝绳抽油杆仍采用等强度设计原则，而在钢丝绳和常规杆（加重杆部分）间不采用此原则设计杆柱长度，但必须满足强度要求。

1 混合抽油杆上行程的力学分析[1-2]在上行程时混合抽油杆柱的受力主要有以下几部分： 1）柱塞上的静液柱载荷上冲程中，游动凡尔关闭，液柱作用在柱塞上的载荷：())(j r l j z zl L L g A A F +-=ρ （1）2）柱塞的重量和惯性力 )(z z Z zg a g A L F ±= （2）3）柱塞和衬套间的摩擦力当井液的含水不超过50％时，一般认为柱塞和衬套间为边界润滑，其摩擦力由下式计算 ：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+∆=δηδπzz z z d V L p d L F 2 （3） 当含水超过50％时，认为柱塞和衬套之间可能发生干摩擦，此时产生的摩擦力由下式计算：14094.0-=δz d dF （4）4）杆柱与液体之间的摩擦力① 钢丝绳杆段与液体之间的摩擦力[3]钢丝绳杆段与液体之间的摩擦力为V m f L F r r wr )(2πη=.ϕ （5）()()mmm m m m m m f r ln 11ln ln 21ln 2222++-+-+-=（6）ϕ为钢丝绳杆的表面特性的无量纲修正系数，一般由实验确定。

② 加重杆段与液体之间的摩擦力V m f L F j j wj )(2πη= （7）()()1ln 11)(222--+-=m m mm m f j所以总摩擦力()V m f L m f L F F F j j r r wj wr w )().(2+=+=ϕπη （8） 5）流体的惯性力[]max )()(a L A A L A A F j j t r r t l la -+-=ρ （9）6）液体与油管之间的摩擦阻力在上冲程，流体与油管之间的摩擦阻力作用在柱塞上，其最大值可由下式确定：()()p tl L V m m m m F max 2221ln 113.12⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-=πη （10）7）抽油杆在液体中的重量()()r r r r l j j jjl fg L A L AF ρρρρρρ-+-=18.918.9 （11）8）惯性载荷()max a L A L A F j j j r r r a ρρ+= （12）9）纵振在悬点上引起的振动载荷杆柱自由纵振在悬点上引起的振动载荷v F 为：()()()∑∞=++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=002212sin 1218n nj j j r rr v t n n a A E a A E V F ωπ （13） 0ω—自由振动圆频率，La20πω= 最大振动载荷发生在20πω=t 、5π…处，实际上由于存在阻尼，振动将会随时间快速衰减，故最大值是在20πω=t 处。