《抽油机系统设计.docVIP

一、基础数据 　　抽油井系统杆柱设计所必须的基础数据主要有基础生产数据、原油粘温关系数据、抽油机型参数、抽油杆参数、抽油泵参数。其中, 抽油机型、抽油泵这三方面的参数、抽油杆参数、抽油泵参数。其中,抽油机型、抽油杆、抽油泵泵这三方面的参数均可由《采油技术手册》（修订本四）查得。 　　1.基础生产数据 　　基础生产数据是进行抽油井系统设计的基本条件,它包括油井井身结构、油层物性、流体（油、气、水）物性、油井条件，传热性质以及与油井产能有关的试井参数等，详见表1。 表1　基础生产数据 油层深度： 1500.00 m 套管内径： 124.00 mm 油管内径： 88.90 mm 井底温度： 80℃ 地层压力： 10.00 Mpa 饱和压力： 7.00 Mpa 传热系数： 2.5 W/M·℃ 地温梯度： 3.3 ℃/100m 试井产液量： 25 m/d 试井流压： 5.00 MPa 体积含水率： 30 % 原油密度： 997.40 kg/m 地层水密度： 1000.00 kg/m 原油比热： 2100 W/kg·℃ 地层水比热： 4186.8 W/kg·℃ 设计沉没度： 200.00 m 　 　　2.原油粘温关系数据 　　原油粘度是影响摩擦载荷的主要因素，因此原油粘度数据的准确度是影响设计结果合理性的重要参数。原油粘度随温度变化非常敏感，通过对现场实测原油粘温关系数据进行回归分析，可以得到原油粘度随温度变化的关系式。这样，不仅可以提高抽油井系统设计结果的准确度，而且还易于实现设计的程序化。 　　现场可以提供的原油粘温关系数据，如表2所示。 表2　某区块原油粘温关系数据 温度，℃ 40 45 50 55 60 65 70 75 粘度，mPa·s 2680 1820 1240 900 600 420 310 230 　 　　3.抽油机参数 　　抽油机参数是指常规型游梁式抽油机的型号、结构参数、可以提供的冲程冲次大小。目前已有93种不同型号的常规型抽油机，其型号意义如下： 　　不同型号抽油机的参数可见《采油技术手册》（修订本四）。这里，以宝鸡产CYJ10-3-48型抽油机为例，其有关参数见表3。 表 3 抽油机参数 游梁前臂 (mm) 游梁后臂 (mm) 连杆长度 (mm) 曲柄 半径/冲程 (mm/m) 冲次 (1/min) 3000 2000 3330 6.0, 9.0, 12.0 　 　　另外，由抽油机型号CYJ10-3-48，根据型号意义可直接得出： 　　许用载荷[Pmax]=100 kN；许用扭矩[Mmax]=48 kN 　　4.抽油杆参数 　　抽油杆的材质为普通碳钢，其许用应力一般为90 N/mm，可提供的直径有： 16 mm、19 mm、22 mm 、25 mm和29 mm。 　 二、设计要求 　　根据以上的基础数据，在产液量为28.29 m/d时，对该井进行系统选择设计以下内容： 　　(1) 确定出该井的井温分布； 　　(2) 确定出原油粘温关系表达式； 　　(3) 确定合理的下泵深度； 　　(4) 选择合适的冲程和冲次； 　　(5) 选择合适的抽油泵； 　　(6) 确定出抽油杆直径及组合； 　　(7) 计算出悬点的最大和最小载荷； 　　(8) 计算并校核减速箱扭矩； 　　(9) 计算电机功率并选电机； 　　(10) 选择出合适的抽油机。 　 三、设计步骤 　　针对该井的已知条件，系统设计的步骤如下： 　　(1) 根据油井条件，建立热传导能量方程，计算出井温沿井深的温度分布; 　　(2) 通过对原油粘温关系数据进行回归分析,拟合出原油粘温关系表达式; 　　(3) 根据试井参数，确定出该井的流入动态方程，并进一步确定出在设计排量条件下的井底流压; 　　(4) 根据设计沉没度确定泵吸入口压力; 　　(5) 根据井底流压和泵吸入口压力,确定下泵高度,并进一步确定下泵深度; 　　(6) 初选抽油机，并根据油井条件，选择合适的冲程和冲次; 　　(7) 根据冲程、冲次和设计排量，确定抽油泵的直径; 　　(8) 自下而上，计算并确定抽油杆直径及组合; 　　(9) 计算悬点最大和最小载荷，并对所选择的抽油机进行载荷校核; 　　(10) 计算减速箱的最大扭矩，并进行扭矩校核; 　　(11) 计算需要的电机功率，并进行电机功率校核; 　　(12) 选择抽油机。 　 四、设计原理及计算 　　1.油井温度分布 　　原油越稠，原油粘度随井温变化就越敏感。因此，井温分布对抽油井系统选择设计是十分重要的。 　　根据热传导，可建立井筒的能量方程为： 　　　　　　　　　　　(1) 　式中∶——油管中L位置处原油的温度，℃； 　　　　K1——总传热系数，W/( m·℃)； 　　　　——内热源，W/m； 　　　　W——水当量，W/ ℃