完整版北京采油毕业课程设计.docx
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完整版北京采油毕业课程设计
目录
序言……………………………………………………………………………2
第一章设计的基础数据极其分析……………………………………..3
1.基础数据……………………………………..………………………….3
2.该井采油工程的特点…………………..……………………………….3
第二章根据测试点数据绘制IPR曲线……………………………………4
1.采油指数的计算：
………………………………..………………….4
2.绘制IPR曲线………………………………..……………………….6
第三章井筒多相管流计算………………………………..……………8
1.井筒温度分布的计算………………………………..…………………..8
2.不同的压力和温度下流体物性参数计算方法………………………….10
3.井筒内多相管流计算………………………………..…………………..13
（1）按深度增量迭代，计算下泵的深度……………………………….13
（2）按压力增量迭代方法，计算泵排出口的压力…………………….20
第四章悬点载荷及抽油杆柱设计计算…………………………………20
1.抽油杆的选取………………………………..…………………………...20
2.抽油杆的悬点载荷的计算………………………………..……………...21
3.抽油机的校核………………………………..…………………………...23
（1）最大扭矩计算公式…………………..…………………………….24
（2）电动机功率计算…………………..……………………………….24
第五章泵效的计算………………………………..……………………….24
1.泵效及其影响因素………………………………..………………………25
①理论排量计算………………………………..……………………….25
②冲程损失系数的计算………………………………..………...25
③充满系数β的计算………………………………..………………….27
④泵内液体的体积系数Bl………………………………..…………….28
⑤漏失量的计算………………………………..………………………..28
2.泵效率的计算………………………………..…………………………….29
第六章举升效率计算………………………………..……………………29
1.光杆功率………………………………..………………………………….29
2.水力功率………………………………..………………………………….30
3.井下效率………………………………..………………………………….30
4.地面效率………………………………..………………………………….30
5.系统效率………………………………..………………………………….30
6.液柱载荷：
………………………………..……………………………….30
第七章设计结果表………………………………..………………………31
参考文献………………………………..………………………………..……...32
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。
通过这次的设计培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。
加深学生对所学课程的理解和掌握，培养学生综合运用所学知识独立分析和解决问题的初步能力。
通过课程设计实践，训练并提高学生在查阅资料、理论计算、结构设计、工程绘图、应用标准与规范及计算机应用等方面的能力。
课程设计必须制定教学大纲，明确课程设计的目的、要求和内容。
经过所在院（系）审定批准，作为课程设计教学文件。
课程设计指导书应包括设计步骤、设计要点、参数选择及关键技术的分析、解决思路和方案比较等内容。
第一章设计的基础数据极其分析
1.基础数据
井深的计算：
井深h=2000+93×10=2930m
油层静压：
给定地层压力系数为0.9MPa100m
地层静压P=×0.9=26.37MPa
基础数据如下表：
井深：
2930m
地层静压：
26.37MPa
套管内径：
0.124m
油层温度：
90℃
温层温度：
16℃
地面脱气油粘度：
30mPa.s
相对密度：
0.84
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：
50m3m3
原产液量（测试点）：
30td
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：
50td
泵径：
44mm
冲程：
3m
电机额定功率：
37KW
冲次；6rpm
沉没压力：
3MPa
1.2该井采油特点：
该地区采油时地层温度达到了90摄氏度，温度较高，属于高温采油。
饱和压力较低，且含水率达到了40%，由此和断定在开采的过程中适合采用水驱动。
井深属于中等，其套管和抽油杆的设计难度中等，易于配备。
套压较大，其井底的流压大，对地面的设备要提高一定的抗压能力。
其配产量为50td，配产量高，由此也可说明此井的产液能力强，属于高产井。
生产油气比为50，该井的产气能力弱。
原油粘度30mPa.s，粘度属于中等，采油时要注意降粘。
沉没压力中等，此下泵的深度属于中等。
抽油机的配置，选择了高强度，大冲程，大泵径，大功率的抽油机，此设计适合于高产井的配备。
第二章根据测试点数据绘制IPR曲线
1.采油指数的计算：
当含水率在40%时，根据给定的压力温度，产液量，计算其采油指数
用Petrobros计算三相流动的综合IPR曲线的方法：
已知一个测试点的Pwf（test）、qt（test）、饱和压力Pb及油藏压力。
（1）当Pwf（test）≥Pb时：
J1=（2-1）
（2）当Pwf（test）＜Pb时：
（2-2）
（2-3）
其中：
因此推出采液指数表达式为：
（2-4）
其中：
（2-5）
式中：
qt（test）—对应Pwf（test）流压时的总产液量，m³d；
qoil—在下纯油Pwf（testIPR曲线的产油量，m³d；
qwateer—在Pwf（test下水IPR曲线的产水量，m³d；
fw—体积含水率；
qomax—油IPR曲线的最大产油量，m³d。
已知原始数据：
qt（test）1=30tdfw=40%γ0=0.84gcm3
γ0=1.0gcm3=26.37MPaPb=10MPaPwf（test）=12MPa
总液体的密度按加权平均计算：
=0.4×1+（1-0.4）×0.84=0.904gcm3
则qt（test）的值为：
=33.2m3d
则设产油量q0
=33.2m3d×（1-0.4）
=19，92m3d
因为Pwf（test）≥Pb,油藏中全部为单相液体的流动，采油指数J
J===1.387m3（d*MPa）
其采液指数J1
J1===2.31m3（d*MPa）
m3d
m3d
2.绘制IPR曲线：
当含水率在40%时的，计算其井底的IPR曲线
当含水率在40%时，计算不同的产量与井底流压的关系；
（1）当0Pwf=-（2-6）
（2）当qb则可得到井底的流压的计算公式是
Pwf=fw（-）+0.125（1-fw）Pb[-1+]（2-7）
已知：
=26.37MPaPb=10MPafw=40%
qomax=86.33m3dqb=37.81m3d
带入到（2-7）式子中可知
由此得对于一个给定的产液量qt，可计算得到相应的井底的流压Pw；
取产液量qt及相应的井底的流压Pwf
得到如下的表格1
产液量qt
相应的井底的流压Pwf
0
26.37
5
24.21
10
22.04
20
17.71
30
13.38
35
11.22
40
9.45
45
8.25
55
5.79
65
3.21
75
1.47
80
0.45
86．33
0.0
给定的配产量为q1=50td
则q配=m3d
将q配的值代入到公式（2-7）中可得到配产时的井底的流压是
p=5.58MPa
IPR曲线如图所示：
图1IPR曲线
第三章井筒多相管流计算
1.井筒温度分布的计算
根据经验公式计算沿井筒的温度分布：
（3-1）
式中，——油井产液量，td；
——重量含水率，小数；
——恒温层温度，℃；
——油层温度，℃；
H——油层中部深度，m；
L——井筒中任意点深度，m。
已知：
H=2930mQL=50tdfw=40%=16℃
=90℃
把基本的数据代入到（3-1）式子中去。
由此可得到：
对于给定的井深，可计算得到相应的井筒的温度T（=6min-1
带入公式（4-5）和（4-6）中可得到：
=70.1KN
=37.1KN
应力校核：
应力范围比计算公式：
（4-7）
（4-8）
抽油杆柱的许用最大应力的计算公式：
式中：
——抽油杆许用最大应力，Pa；
T——抽油杆最小抗张强度，对C级杆，T=6.3*108Pa,对D级杆T=8.1*108Pa;
——抽油杆最小应力，Pa；
——使用系数，考虑到流体腐蚀性等因素而附加的系数（小于或等于1.0），使用时可考表2来选值。
表2抽油杆的使用系数
使用介质
APID级杆
APIC级杆
无腐蚀性
1.00
1.00
矿化水
0.90
0.65
含硫化氢
0.70
0.50
取的值为0.9，fr=0.00028m2
的值小于0.85则此抽油杆设计满足强度。
3.抽油机的校核
已知CYJ10353HB泵最大的悬点载荷为为100kN泵的减速箱的最大的扭矩为53kN·m
最大的载荷
=70.1KN
Pmax<100kN悬点载荷够强度符合。
①最大扭矩计算公式
（4-9）
式中：
——最大扭矩，N·m;
——悬点最大载荷，N;
——悬点最小载荷，N;
S——冲程，m。
已知：
S=3m=70.1KN=37.1KN
则计算的最大的扭矩为：
=1800×3+0.202×3×（70.1-37.1）=26.0kN·m
=26kN·m小于泵的减速箱的最大的扭矩为53kN·m
所以扭矩复合。
②电动机功率计算
（4-10）
式中：
Nt——需要的电动机功率，W；
n——冲数，rpm；
已知：
=26kN·mn=6rpm
代入公式（4-10）中，
额定功率为37KW复合要求。
第五章泵效计算
1.泵效及其影响因素
在抽油井生产过程中，实际产量Q一般都比理论产量Qt要低，两者的比值叫泵效，η表示，
（5-1）
实际产量计算
根据影响泵效的三方面的因素，实际产量的计算公式为
（5-2）
式中：
Q——实际产量，m3d;
Qt——理论产量，m3d;
Sp——柱塞冲程，m
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