（3-9）
根据以上相应的产能计算公式，便可绘制出油井的流入动态曲线。
利用该曲
线，便可确定出设计排量（开发方案或调整方案中给出）所对应的井底流压pwf值，以便进一步根据油井条件确定沉没度，最终确定下泵深度。
当设计排量未知时，可根据油井条件和现场实际，确定出设计排量大小。
确定时，应注意使q0/q0max的值具有一个合理水平。
其值越大，油井产量就越高，但井底压力过低将增加举升的难度；反之，液面过高而产量过小，将不能充分发挥出油井产量的作用。
根据已知数据：
地层压力=12（Mpa）>饱和压力pb=9.66（Mpa）>试井流压pwftest=5.28（Mpa）
试井产液=26.1（m3/d）
将已知数据代人采油指数公式得：
=
=4.4712（m3/（d·Mpa））
=4.4721×（12-9.66）=10.4626（m3/d）
==25.2877（m3/d）
设计排量qo>qb
由：
可得：
pwf=5.280（Mpa）
由上式还可以算出各产量下所对应的井底流压（数据见运行结果），从而绘制IPR曲线如图3-1所示
3.2井温分布计算
由地面到油层温度是按地温梯度逐渐增加的。
所谓地温梯度，即深度每增加100米地层温度的升高值。
而在井筒中，由于地层流体不断地向上流动，地层流体便作为热载体将热量不断地携带上来，通过套管、水泥环向地层传导。
因此，井温总是比地温要高。
原油粘度对温度的变化非常敏感，表现为升温降粘特性。
原油越稠，原油随井温变化越显著。
稀油井，原油粘度很小，摩擦载荷很小，用地温代替井温对设计结果影响不大；而稠油井，由于摩擦载荷很大，不能用地温代替井温，因此井温分布计算对抽油井系统设计非常重要。
地温的计算公式为：
（3-10）
井筒能量方程为：
（3-11）
式中θ——油管中距井底L位置处原油温度，℃；
K1——总传热系数，W/（m·℃）；
to’——井底原油温度，℃；
m——地层温度梯度，℃/m；
q1——内热源，W/m。
在同一口井中，地温梯度m和井底温度都是不变的，传热系数K1则受地层物性和地层热阻、油管环形空间介质及其物性和油井的产量等多种因素的影响，而产量对的影响较小。
故在一定的地层条件及井筒状况下，也可近似地认为K1为一常数。
这样，整个井筒的温度分布就只受与油井产量有关的水当量W和距井底的距离L的影响。
水当量可如下计算：
W=MoCo+MwCw；（3-12）
式中Mo：
地层油的质量流量，kg/s；
Mw：
地层水的质量流量，kg/s；
Co：
地层油的比热，W/（kg·℃）；
Cw：
地层水的比热，W/（kg·℃）；
将已知数据代入方程，可计算出任意深度所对应的油井温度，由此温度便可以计算出处于该深度处原油的粘度，从而可以进一步计算摩擦载荷、选择抽油设备。
计算出任一深度处的井温和地温值，然后绘制出井温地温分布曲线：
3.3原油粘温关系
将现场实测原油粘温数据通过回归分析，发现原油粘度随温度的变化服从指数规律，可用下式表达：
（3-13）
式中μ—原油的动力粘度，mPa·s；
t—原油的温度，℃；
a—系数常数；
b—温度指数。
对于不同区块原油，a、b的取值不同。
其中a=9.8513;b=3.832。
图片如下：
3.4泵吸入口压力
泵吸入口压力是确定下泵深度的重要参数，主要根据设计沉没度来估算。
沉没段油、水混合液的平均密度为：
（3-14）
得=901.75
泵吸入口压力：
（3-15）
得=945.4713
3.5下泵深度
下泵深度是抽油井系统设计的重要数据，它决定了抽油杆的总长度，并且影响着悬点载荷、冲程损失以及泵效。
下泵深度主要是根据井底流压与泵吸入口压力的差值，应用相应的方法来确定，确定方法主要有三类：
⑴将油、气、水看成是三相，应用相应的相关式来计算；
⑵将油、水处理成液相，这样便应用气、液两相垂直管流理论来计算；
⑶是对于象稠油井气体较少,从而可不考虑气体,只考虑单相液体进行估算。
这里采用单相估算法。
3.6确定冲程和冲次
冲程和冲次是确定抽油泵直径、计算悬点载荷的前提，选择原则为：
⑴一般情况下应采用大冲程较小泵径的工作方式。
这样，即可以减小气体对泵效的影响，也可以降低液柱载荷，从而减小冲程损失。
⑵如原油比较稠，一般选用大泵径、大冲程和低冲次的工作方式。
⑶对于连抽带喷的井，则选用高冲次快速抽汲，以增强诱喷作用。
⑷深井抽汲时，要充分注意振动载荷影响的S和n配合不利区。
⑸所选择的冲程和冲次应属于抽油机提供的选择范围之内。
⑹所选择的的冲程和冲次，应与下面的泵径相互配合，满足设计排量的要求。
3.7确定泵径
根据设计排量，及上一步确定的冲程、冲次，按照泵的实际排量公式来确定。
（3-16）
式中Q—泵的实际排量，m3/d；
—泵径，m；
S—光杆冲程，m；
n—冲次，1/min；
η—泵效，小数，取0.7。
计算得出，再从抽油泵的规格参数表中选出最为接近计算值的泵径。
基本泵径
泵的直径
柱塞长度系列
（m）
加长短节长度
（m）
联接油
管外径
（mm）
柱塞冲
程长度
范围
（m）
理论
排量
（m3/d）
联接抽
油杆螺
纹直径
（mm）
公称直径
（mm）
基本直径
（mm）
杆
式
泵
32
31.8
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
0.3
0.6
0.9
48.3，60.3
1.2~6
14~69
23.813
32
38.1
60.3，73.0
1.2~6
20~112
26.968
44
44.5
73.0
1.2~6
27~138
26.968
51
50.8
73.0
1.2~6
35~173
26.968
57
57.2
88.9
1.2~6
44~220
26.968
63
63.5
88.9
1.2~6
54~259
30.163
管
式
泵
32
31.8
0．6
0.9
1.2
1.5
0.3
0.6
0.9
60.3，73.0
0.6~6
7~69
23.813
38
38.1
60.3，73.0
0.6~6
10~112
26.988
44
44.5
60.3，73.0
0.6~6
14~138
26.988
44
45.2
57
57.2
73.0
0.6~6
22~220
26.988
70
69.9
88.9
0.6~6
33~328
30.163
63
83
101.6
0.6~6
93~467
30.163
95
95
114.3
0.6~6
122~613
34.925
32
32
60.3，73.0
0.6~6
7~69
23.813
38
38
60.3，73.0
0.6~6
10~128
26.988
44
44
73.0
0.6~6
13~128
26.988
56
56
73.0
0.6~6
21~220
26.988
70
70
88.9
0.6~6
33~328
30.163
3.8悬点载荷计算及抽油杆强度校核方法
⑴悬点载荷计算
在下泵深度及沉没度不是很大，井口回压及冲次不是很高的油井内，在计算最大和最小载荷时，通常可以忽略振动、沉没压力、井口回压、液柱惯性产生的悬点载荷，此时，悬点最大和最小载荷可表示为：
（3-17）
（3-18）
式中、—悬点承受的最大和最小载荷，kN；
—上冲程中抽油杆柱所受的重力与浮力之差产生的载荷，kN；
—下冲程中液柱的重力与对抽油杆的浮力产生的载荷，kN；
、—上、下冲程中抽油杆产生的最大惯性载荷，kN；
、—上、下冲程中的最大摩擦载荷，kN。
其中：
（3-19）
（3-20）
（3-21）
（3-22）
（3-23）
（3-24）
式中L—抽油杆长度，m；
ρS—抽油杆材料的密度，kg/m3；
ρl—抽汲液的密度，kg/m3；
fr—抽油杆截面积,m2；
fp—抽油泵活塞截面积，m2；
fo—游动凡尔孔截面积，m2；
r—抽油机曲柄回旋半径，m；
l—抽油机连杆长度，m；
Frl—抽油杆与液柱之间的摩擦力，N；
μ—凡尔流量流数。
其中
（3-25）
式中μ—井内液体的动力粘度，Pa·s；
m—油管内径与抽油杆直径之比，；
dt—油管内径，m；
dr—抽油杆直径，m；
Vmax—抽油杆柱最大下行速度，m/s；
Vmax可按悬点最大运动速度来计算，当采用简谐运动模型时，其值为：
（3-26）
⑵抽油杆强度校核
抽油杆柱在工作时承受着交变负荷，因此，抽油杆受到非对称循环应力的作用。
其强度条件为：
σc≤[σ-1]（3-27）
式中σc—抽油杆的折算应力；
[σ-1]—非对称循环疲劳极限应力，与抽油杆的材质有关。
其中：
（3-28）
（3-29）
式中σa—循环应力的应力幅值。
3.9确定抽油杆直径及组合
当下泵深度确定后，抽油杆的总长度便确定下来。
下面将进一步确定抽油杆的直径及组合。
抽油杆的直径及组合是抽油井系统选择设计的核心内容，确定的具体步骤如下：
⑴以抽油泵处为起点。
其高度为
，
⑵假定一个液柱载荷W10（初值）；
⑶给定最下一级抽油杆直径（最小直径）；
⑷设计算段长度，则该计算段的起点高度为，末点高度为：
+，（3-30）
如果H1>H时，则令H1=H，该段的长度应为：
（3-31）
⑸该计算段的平均高度为，计算该点的温度和混合物的粘度。
⑹分别计算该计算段的最大载荷ΔPmax与最小载荷ΔPmin。
⑺分别计算累积最大和最小载荷：
，（3-32）
⑻计算抽油杆的折算应力σc，进行该段抽油杆强度校核；
⑼如不满足强度要求，则换次一级抽油杆直径，返回到步骤⑶重新计算；
⑽如满足强度要求，则以H1作为下一计算段的起点H0，进行下一段计算；
⑾当H0=H时则结束，否则返回到步骤⑶继续计算，直到H0=H为止；
⑿校核液柱载荷。
如果计算值与假设值的误差达到精度要求，则计算结束；如果未达到精度要求，则以计算值作为新的假设值，重新计算。
3.10计算与校核载荷
在进行抽油杆直径及组合确定计算结束时，便可得到悬点的最大载荷和最小载荷。
3.11计算与校核扭矩
曲柄轴处的最大扭矩可采用如下公式计算：
（3-33）
式中Mmax—曲柄轴最大扭矩，kN·m；
S—光杆冲程，m；
Pmax—悬点最大载荷，N；
Pmin—悬点最小载荷，N。
3.12计算需要的电机功率
电机实际输出的最大功率可如下计算：
（3-36）
式中Nmax—电机实际输出的最大功率，kW;
Mmax—曲柄轴最大扭矩，N·m；
n—冲次，min-1；η—传动效率，取0.9。
四、设计框图和计算机程序
新投产或转抽的油井，需要合理的选择抽油设备。
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、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选择设计，其步骤如下：
（1）根据油井产能跟设计排量确定井底流压；
（2）根据油井条件确定沉没度、沉没压力；
（3）应用多相垂直管流理论或相关式确定下泵高度和下泵深度；
（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、电动机及其他辅助设备。
4.1设计框图
⑴抽油机井系统设计框图
抽油机井系统设计的框图如图4-1。
⑵抽油杆柱设计框图
抽油杆柱设计框图如图4-2。
4.2计算机程序
计算机程序见附录2
图4-1抽油机系统设计框图
图4-2抽油杆柱设计框图
五、设计结果及结果分析
5.1井温分布
该井的井温度分布如图5-1所示。
由图可知：
对于1735m井深，井底温度为87.4℃时，井口温度为43.04℃。
而按地温计算，井口温度则为34.65℃。
井口处的井温大于地温8.39℃，因此地温代替井温，将会给系统设计带来很大的误差。
如图所示，也可见两条曲线相距一定距离，故地温与井温有一定差距。
5.2原油粘温关系
原油粘温关系附合：
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