有杆抽油系统的设计 范元元
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经过计算发现,要求负荷利用率和扭矩利用率在 40%-80%之间,只有选择型号为CYJ8-3-48B的抽 油机比较合适。(查阅采油工程手册(上))
(1)S=3,N=8(Dp=44.45mm)
负荷利用
58.11%
扭矩利用
62.98%
(1)S=2.67,N=9(Dp=44.45mm)
负扭荷矩利利用用 率:
泵入口温度:80℃; GOR:40m3/m3(生产油气比)
能预测或流压的确
二、初选抽汲参数
流压(10Mpa)
1、泵效
+JPb/1.8=
60.89
泵效ηp采用如下公式计 ηp=1-0.4(Lp/(Lp+300))2
ηp= 0.76
0.76
,此时产量与流压呈线性关系 Qt(PD,泵的理论排量)=Qx/ηp
LE=HPh/PRHP
LE= 0.4056
计算经济指数EI
EI=(PPRL*PT*PRHP)/LE EI= 29073 (最小)
经比较选择,该方案为最优方案
选择原动机 HPm=PRHP*CLF/ηs HPm= 21.94
结论:经过以上计算,本设计可选用的抽油机型 48B型,冲程为2.95米,冲次为8次/分,泵径为4 15.9mm杆比例为56.4%,12.7mm杆比例43.6%,油 73.3mm。
径为: 38.1mm,44.45mm,57.15mm
深度(1071m)
则有:
-fw)ρo 952
公式为书中(7-24)
1、Dp=38.1mm时,s*n=32.1 2、Dp=44.45mm时,s*n=23.6 3、Dp=57.15mm时,s*n=14.25(舍 原则上:s*n=20-50m/min
32.1 23.6 14.2
n
6
n/no' 0.075 取Sp/S=0.8,查图7-4得Fo/S
Skr 77.47
Kr 19.7 Er=(1/Kr)/(Lp*10-3),则有
Er 0.047 以上计算的弹性系数值只有0 符合, 其他三组符合要求 综合可知,只有Dp=44.45mm, s*n=23.6时 符合抽油杆柱的设计。
初选抽油机
F1/(Skr)=
F2/(Skr)= 2T/(S2kr)= F3/(Skr)=
0.36 0.04 0.24 0.23
C=3%
0.03
Ta=1+(Wrf/Skr-0.3)*0.5
Ta= 0.9206
求工作参数
①光杆最大载荷PPRL
PPRL=Wrf+[(F1/Skr)*Skr]
PPRL= 46.488
46488
声波在抽油杆中的速度a=4980m/s 频率系数Fc=1.15 钢材的密度7850kg/m3
19 8.5 0.6 1860
62 0.85 1.02
0.9 4
36 40 0.1 80 40 0.101 9.8 4980 1.15 7850
一:油井产能预测或流压的
1、确定井底流压(10Mpa) Qb=J(Pr-Pb)= 42 Qomax=Qb+Qc=Qb+JPb/1.8= 而Qt=36m3/d. 则0<Qt<Qb,此时产量与流压 则Qt下的井底流压可通过下式 Pwf=Pr-Qt/J= 10
qr=1.42kg/m
1.42
Fc=
1.137
15.9mm杆比 例为56.4%,
Er= 0.0297 Et= 4.14*10-3
12.7mm杆比 0.00414 例43.6%
Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4
Fo=
26.91467597 26.9147
1/kr=Er*L*10-3
1/kr= 0.0318
Wr=qr*g*L
Wr=
16685 16.685
Wrf=Wr(1-ρl/ρs)
Wrf= 14.662
ຫໍສະໝຸດ BaiduW由rf图/(7S-k6r至)=图7-101.查15得62无7 因次参数如
下: F1/(Skr)=
0.37
F2/(Skr)=
0.06
2T/(S2kr)=
0.26
F3/(Skr)=
0.23
C=
0.022
1/Kt=Et*L
1/Kt= 求Sp和PD
0.00443
Sp/S=
0.8
Sp=[(Sp/s)*s]-[Fo*(1/Kt)]
Sp= 2.0167 PD=1.131*10-3*Sp*N*Dp2
PD= 40.559
由于设计的产量为40m3/d,而通过参数
计算出的泵排量为40.595m3/d,满足相
对误差小于10%的要求
④光杆马力PRHP
PRHP=[F3/(Skr)]*Skr*S*N/60
77.47 77.47 77.5
26.26 29.546 39.4
=(1/Kr)/(Lp*10-3),则有:
0.036 0.0316 0.02
计算的弹性系数值只有0.047不 , 三组符合要求 可知,只有Dp=44.45mm,
3.6时 抽油杆柱的设计。
四、有杆抽油装置的设计(API方法)
(1)S=2.95,N=8(Dp=44.45mm)
Sp= 2.2407 PD=1.131*10-3*Sp*N*Dp2
PD= 40.057
由于设计的产量为40m3/d,而通过参数
计算出的泵排量为40.057m3/d,满足相
对误差小于10%的要求
Wr=qr*g*L
Wr=
14901 14.9
Wrf=Wr(1-ρl/ρs)
Wrf= 13.093 Wrf/(Skr)= 0.14114 由图7-6至图7-11查得无因次参数如下:
61.72% 62.97%
(1)S=2,N=12(Dp=44.45mm)
负荷利用
71.29%
扭矩利用
50.30%
、Dp=44.45mm, *Dp2*Lp*γl*g*π/4
15.494
69.76
n/(No*Fc)
0.2
2.95 2.622 1.97
8
9 12
0.1 0.1122 0.15
S=0.8,查图7-4得Fo/Skr=0.2
Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4
Fo= 26.915
26.915
1/kr=Er*L*10-3
1/kr= 0.0279
Skr=S/(1/kr)
Skr= 93.821 Fo/Skr= 0.28687
N/No=N/(15a/L)
N/No= 0.129 N/No'=(N/No)/Fc
N/No'= 0.12159
σa= 241.06 σmax=PPRL/Atop
σmax= 234.25 很明显,σa>σmax Rs=(σmax-σmin)/(σa-σmin)
Rs= 0.9648 满足0.5<Rs<1
因而抽油杆柱校核准确,
S=2.95,N=8,Dp=44.45mm满足要
求 杆应力利用 σmax/σ
率: σmax/σa=
则 有:
n 6 8 9 12 s 3.93 2.95 2.62 1.967
三、初选抽油杆柱
(1)、Dp=38.1mm,s*n=32.1 Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4
Fo= 11383
11.383
No=15a/L=
69.8
n/no'=n/(No*Fc)
0.2
s 5.35 4.01 3.567 2.68
(API方法)
44.45
15.9mm杆比 例为56.4%, 12.7mm杆比
例43.6%
(1)S=2.622,N=9(Dp=44.45mm)
44.45
qr=1.59kg/m
Fc=
1.061
1.59
15.9mm杆比 例为83.4%,
Er= 0.0261 Et= 4.14*10-3
12.7mm杆比 0.0041 例16.6%
n
6
8
9
12
n/no' 0.075 0.1 0.1122 0.15
取Sp/S=0.8,查图7-4得Fo/Skr=0.2
Skr 56.92 56.9 56.915 56.9
Kr 10.64 14.2 15.956 21.3
Er=(1/Kr)/(Lp*10-3),则有:
Er 0.088 0.07 0.0585 0.04
a0.9717
有效扬程He
He=Hm-(Pwf*1000)/(γl*g)
He= 788.14 水力功率HPh HPh=Q*He*γl*g/86400
HPh= 3.4042 (KW) 电动机输出功率Pi Pi=PRHP/ηs
Pi= 11.547
系统效率η
η=HPh/Pi
η= 0.2948
计算举升效率LE
2、确定沉没压力(2.537Mpa)
计算沉没压力公式如公式(7以上公式计算沉没压力,β为 数可,自己设定一个β 值, β= 0.65
Ps= 2.537 3、确定下泵深度(1071m)
ρl=ρwfw+(1-fw)ρo ρl= 0.952 泵挂深度的公式为书中(7-24
Lp=
1071
地层平均压力:Pr=19MPa; 原油饱和压力Pb=8.5MPa;
②光杆最小载荷MPRL
MPRL=Wrf-[(F2/Skr)*Skr]
MPRL= 9.3825
9382.5
③曲柄最大扭矩PT PT=[2T/(S2kr)]*Skr*S*0.5*Ta PT= 30.23
④光杆马力PRHP
PRHP=[F3/(Skr)]*Skr*S*N/60
PRHP= 8.392
⑤要求平衡值CBE
含水率:fw=60%; 油层中部深度H=1860m; 油管内径Dti=62mm(2.441in); 原油相对密度:0.85; 地层水相对密度:1.02; 杆柱使用系数:SF=0.9; 试井产量:Qt=36m3/d,
油层中部深度H=1860m; 油管内径Dti=62mm(2.441in);
原油相对密度:0.85; 地层水相对密度:1.02; 杆柱使用系数:SF=0.9; 试井产量:Qt=36m3/d, 产液指数J=4.0 m3/(d•MPa); 设计产量(配产)Qx=40m3/d 井口套管生产压力:Pc=0.1MPa;
则:1、2符合要求
选用Dp=38.1mm和Dp=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。
① 则Dp= 有:
n
s
38.1 s*n=
68 5.35 4.01
32.1
9 12 3.57 2.675
②Dp= 44.5 s*n= 23.6
以上计算的弹性系数值大于表7-6 中的 弹性系数值。故全部舍去
该数据虽然符 合抽油杆柱中 的弹性系数值, 但是仍然太大。 故也将其舍去。
的s、n组合。
(2)、Dp=44.45mm, Fo=103*Dp2*Lp*γl*g*π/4 Fo= 15494
No=15a/L=
n/no'=n/(No*Fc)
s 3.933
CBE=1.06(Wrf+Fo*0.5)
CBE= 28.143
抽油杆强度校核
最粗的抽油杆直径为15.9mm
15.9
Atop= 198.46 σmin=MPRL/Atop
扭矩利用率在 8-3-48B的抽 册(上))
σmin= 47.278
σT=
965
(查表 得)
σa=(σT/4+0.5626σmin)*SF
Ta=1+(Wrf/Skr-0.3)*0.5
Ta= 0.9281
求工作参数
①光杆最大载荷PPRL
PPRL=Wrf+[(F1/Skr)*Skr]
PPRL= 49.375
49375
②光杆最小载荷MPRL
MPRL=Wrf-[(F2/Skr)*Skr]
MPRL= 9.0323
9032.3
③曲柄最大扭矩PT PT=[2T/(S2kr)]*Skr*S*0.5*Ta PT= 30.225
Skr=S/(1/kr) S=2.95
Skr= 92.763 Fo/Skr= 0.29014
N/No=N/(15a/L)
N/No= 0.115 N/No'=(N/No)/Fc
N/No'= 0.10086
1/Kt=Et*L
1/Kt= 求Sp和PD
0.00443
Sp/S=
0.8
Sp=[(Sp/s)*s]-[Fo*(1/Kt)]
流压可通过下式计算:
Qt= 52.6
压力(2.537Mpa) 力公式如公式(7-23) 算沉没压力,β为未知
s*n=Qt/(1.131*10-3Dp2) s由*于n=s5、2.n6、3/D(p1都.1是31未*1知0-的3Dp,2)应采用 不同 的泵径Dp来确定S、N的组合 由于油管内径Dti=62mm,因而泵径Dp 不 应大于油管内径,则可供选择的泵
有杆抽油系统的设计
地层平均压力:Pr=19MPa 原油饱和压力:Pb=8.5MPa 含水率:fw=60% 油层中部深度:H=1860m 油管内径:Dti=62mm(2.44Lin) 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 产液指数:J=4.0m3/(d*Mpa) 试井产量:Qt=36m3/d 设计产量(配产):Qx=40m3/d 井口套管压力:Pc=0.1Mpa 泵入口温度:80℃ GOR(气油比):40m3/m3 标准状况下压力:Psc=0.101MPa 重力加速度:g=9.8