中国石油大学采油工程课程设计.docx
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中国石油大学采油工程课程设计
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
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31
3.3.1防砂工艺选择32
3.3.2地层砂粒度分析方法32
3.3.3砾石尺寸选择方法33
3.3.4支持砾石层的机械筛管规格及缝宽设计。
33
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34
3.3.8防砂工艺方案施工参数设计表34
3.4总结35
3.1完井工程设计
3.1.1油层及油井数据
表3-1油层及油井相关系数
井筒半径
10.0cm
边界半径
150cm
井底压力
6.5Mpa
边界压力
16.5Mpa
油层有效厚度
10m
0.5
污染厚度
25cm
污染程度
0.3
压实厚度
10mm
压实度
0.1
表3-2所对应的相关参数
序号
射孔枪
孔
相位角
井深
地温
地层压力
19
73
24
120
2800
95℃
29Mpa
表3-3射孔枪弹的性能参数及成本价格
枪型
孔径
/mm
孔深
/mm
弹价
/元每孔
枪施工价
/元每孔
73枪，弹
10
200
13
1700
其它相关参数：
渗透率0.027，有效孔隙度0.13，泥岩声波时差为3.30，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）计算射孔表皮系数和产能比
根据《石油工程综合设计》书中图3-1-10和图3-1-11得
=2.1，=22，=0.34。
（2）计算，，，
a）PR1=-0.1+0.0008213PA+0.0093DEN+0.01994PD+0.00428PHA-0.001427+0.20232-0.1147CZH+0.5592ZC-0.0000214PHA2
=0.59248
b）PR1=,得=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
3.1.3计算油井产量
q理论=
=
=231.73cm3/s
=20.02m3/d
q实际=q理论*PR
=20.02*0.34
=6.81m3/d
3.1.4生产管柱尺寸选择
（1）高含水期的日产液量QL
QL=q实际/（1-fw）
=6.81/（1-85%）
=45.37m3/d
（2）泵的理论排量及泵类型的选择
QtL=QL/
=45.37/0.6
=75.62m3/d
采用常规管式泵，选择理论排量，按照冲次10每分钟，冲程为2米，充满系数为1进行计算。
QtL=1440fp*s*n
=
得D=0.057m
=57.82mm
查表3-1-1.所以选用70mm管式泵，油管外径88.9mm,套管尺寸为。
3.1.5射孔负压设计
（1）利用美国conoco公司计算方法
a）最小有效负压差值的确定
=6.414Mpa
b）最大有效压值的确定
=10.952Mpa
c）射孔有校负压差的确定
因为，同时不考虑产层出砂，
所以
=0.2*6.414+0.8*10.952
=10.00Mpa
3.1.6射孔投资成本计算
Y=1700*10+13*24*10
=20120元
将计算结果汇总，如下表3-4所示
表3-4完井设计汇总表
序号
PR
St
Sp
PR1
S1
Sdp
Sd
q理论
19
0.34
22
2.1
0.59248
5.03018
2.93018
16.96982
20.02
m3/d
q实际
fw
Dp
Dt
Dc
6.8068
m3/d
85%
60%
70mm
88.9mm
10.952
6.414
10.044
3.2有杆泵抽油系统设计
3.2.1基础数据
A.地层中深：
2800m，油层温度：
95℃，油层压力：
28Mpa;
B.油管外径：
139mm,套管内径：
124mm，油管外径：
89mm，油管内径：
76mm;
C.地表恒温层温度：
16℃，原油密度：
850kg/m，水密度：
1g/cm3,气体相对密度：
0.65;
D.原油饱和压力：
3Mpa,体积含水率：
40%;
E.井口套压：
1.2Mpa，井口油压：
1Mpa，生产气油比：
20m3/m3;
F.原产液量：
30t/d，原生产压差：
6Mpa;
G.抽油机型号：
CYJ12-4.8-70HB，可造冲程：
4.8m、4.2m、3.6m，可造冲次：
2/min、3/min、4/min、5/min、6/min;
H.可选泵径：
44mm、56mm，可选杆：
19mm、22mm、25mm;
I.杆级别：
D级，杆强度：
810Mpa;
J.电机额定功率：
37kw,最小沉没压力：
2.5Mpa。
3.2.2绘制IPR曲线
1）已知测绘点井底流压，Pb=3Mpa,fw=40%,qtest=30t/d.
a.采油指数J1的计算
因为Pwftest>Pb
所以
b.最大总产量qtmax
则质量含水率
=0.44
所以CD=
=
=0.11886
=133.998t/d
2）已知产量qt,计算井底流压
取qt=130t/d,则qb=1.892Mpa
所以
=1.9395Mpa
利用四点法绘制IPR曲线，四点分别为（0,28）、（125,3）（130,1.9395）、（133.998,0）IPR曲线如下图所示
图3-1IPR曲线
3.2.3根据配产量确定井底流压
配产量50t/d则
3.2.4井筒压力分布计算
（1）第一段
由井底流压Pwf向上计算到熔点压力处（按深度增量迭代）
地面混合液的密度：
=910kg/m3
估计井底至泡点压力深度:
泡点压力处井的深度
L=2800-1682=1118m
1）井筒温度场计算
=69.16℃
所以该井段平均温度为
该井段的平均压力为
2）计算此段流体的物性参数
a.原油体积系数的计算
该段井筒中的压力高于泡点压力，所以没有气体析出，则溶解气油比为，=0.65，=0.85。
=322.88
=1.1024
b.原油密度
=785.27kg/m3
c.油水混合物密度
=871.16kg/m3
d.粘度计算
i.原油粘度：
=34.971pa*s
Z=3.0324-0.02023
=3.0324-0.02023*34.471
=2.325
=0.5044
死油的粘度：
活油的粘度：
=0.6786
=0.828
ii.水的粘度
iii.混合液的粘度
3）计算压力梯度
液体的质量流量
雷诺数：
=6527.7
绝对粗糙度：
则摩擦阻力系数：
所以垂直管段的压力梯度：
=8528pa/m
所以。
相对误差，符合要求。
则泡点压力深度：
。
（2）第二段
从泡点压力Pb=3Mpa到泵吸入压力Pin=2.5Mpa,进行计算
由此可以估算
下泵深度。
泡点压力处井的深度：
L=2800-1682=1118m
1）井筒温度场计算
=62.52℃
所以该井段平均温度为
该井段的平均压力为
2）计算此段流体的物性参数
a.溶解气油比
泡点压力系数
=0.425<0.7
=0.15
所以
所以
b.原油体积系数的计算
=251.87
=1.0702
c.原油密度
=807.14kg/m3
d.油水混合物密度
=883.82kg/m3
e.粘度计算
i.原油粘度：
Z=3.0324-0.02023
=3.0324-0.02023*34.471
=2.325
=0.6538
死油的粘度：
活油的粘度：
=0.7554
=0.8765
ii.水的粘度
iii.混合液的粘度
f.表面张力的计算
i.油，天然气的表面张力
=0.0199N/m
ii.水，天然气的表面张力
=0.0688N/m
=0.0501N/m
=0.062N/m
iii.油水混合物和天然气的表面张力
g.天然气压缩因子的计算
因为Rg<0.7.则
=207.0355
压缩因子的初始值设为1，即z0=1
=0.958
所以可以得到
所以。
h.天然气密度
i.天然气的粘度
=5.3143
=123.8842
因此
=0.0127mpa.s
3）计算压力梯度
a.气体的体积流量
=28t/d
b.气体的质量流量
C.液体的体积流量
=
d.液体的质量流量
=0.5826kg/s
e.总体积流量
f.总质量流量
=0.5847kg/s
g.判断流型
所以该段流动型态为泡流。
h.有关泡流的计算
由实验可得泡状流的滑脱速度的平均值为0.244m/s
通常取。
气相存容比：
=0.0297
液相真实速度：
=0.0565m/s
平均密度：
雷诺数：
=3998.14
相对粗糙度：
则摩擦阻力系数：
则摩擦压力损失：
=0.454pa/m
=8674.2pa/m
则
=57.6m
相对误差，符合要求。
地下泵深度：
（3）第三段
由井口油压pt=1Mpa向下计算出泵的排出口压力
设，初选油管直径89mm,内径76mm，抽油杆19mm，利用压力增量迭代。
1）井筒温度场计算
L=983.5m
=65.92℃
所以该井段平均温度为
该井段的平均压力为
2）计算此段流体的物性参数
a.溶解气油比
泡点压力系数
=0.382
因为0.7<<3.448
所以
所以
所以
取，则该段不出气。
b.原油体积系数的计算
=257.44
=1.0723
c.原油密度
=807.34kg/m3
d.油水混合物密度
=884.34kg/m3
e.粘度计算
i.原油
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