课程设计：抽油井系统设计范文

东北石油大学课程设计
2013 年月日
东北石油大学课程设计任务书
课程石油工程课程设计
题目抽油井系统设计
专业石油工程姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
1. 设计主要内容：
依据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成抽油井系统从油层到地面的所有相关参数的计算，最终选出抽油泵、抽油杆、抽油机。

①计算出油井温度分布；②通过回归分析确定原油粘温关系表达式；
③确定井底流压；④确定出油井的合理下泵深度；
⑤确定合适的冲程、冲次；⑥选择合适的抽油泵；
⑦确定抽油杆直径及组合；⑧计算出悬点的最大、最小载荷；
⑨选出合适的抽油机；⑩编制实现上述内容的计算机程序程序。

2. 设计基本要求：
要求学生选择一组基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成本专题设计，设计报告的具体内容如下：
①前沿；②基础数据；③基本理论；④设计框图和计算机程序；
⑤设计结果及结果分析；⑥结束语⑦参考文献
设计报告采用统一格式打印，要求图标清晰、语言流畅、书写规范，依据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。

3. 主要参考资料：
李子丰著．油气井杆管柱力学．北京：石油工业出版社，1996
葛家理主编．油气层渗流力学．北京：石油工业出版社，1982
陈涛平等．石油工程.石油工业出版社，2000
完成期限
指导教师
专业负责人
2013年 2 月26 日
目录
1 概述 (1)
1.1 设计的目的意义 (1)
1.2 设计的主要内容 (2)
2 基础数据 (3)
2.1抽油系统设计基本数 (3)
2.2原油粘度温度关系数据 (3)
2.3抽油杆基本参数 (3)
2.4抽油机基本参数 (4)
3基础理论 (5)
3.1油井产能 (5)
3.2井温分布 (6)
3.3原油粘温关系 (7)
3.4泵吸入口压力 (7)
3.5下泵深度 (8)
3.6冲程和冲次 (8)
3.7确定泵径 (9)
3.8悬点载荷计算及抽油杆强度校核方法 (9)
3.9确定抽油杆直径及组合 (12)
4设计框图和计算程序 (14)
4.1设计的基本思路 (14)
4.2抽油杆柱设计框图 (14)
4.3抽油井系统设计的框图 (14)
4.4计算机程序 (14)
4.5 程序运行结果及程序所调用文件的数据 (14)
5设计结果及结析 (15)
5.1井温分布 (15)
5.2原油粘温关系 (15)
5.3 井底流压与油井产量关系 (16)
5.4下泵深度 (17)
5.5 冲程和冲次 (17)
5.6选择抽油泵 (17)
5.7抽油杆直径及组合 (17)
5.8悬点最大和最小载荷 (17)
5.9计算并校核减速箱扭矩 (18)
5.10计算电机功率 (18)
5.11选择合适抽油机型号 (18)
结束语 (19)
总结 (19)
认识 (19)
参考文献 (21)
附录 (22)
附录1 程序 (22)
附录2 抽油杆柱设计框图 (31)
附录3 抽油井系统设计框图 (32)
附录4 程序运行结果 (33)
附录5 程序调用文件数据 (34)
1 概述
1.1 设计的目的意义
在油田开发中，采油方法可分为自喷采油和人工举升采油。

当地层压力较高时可采用自喷采油，但随着压力的衰减油井产量迅速下降，此时就需要进行人工举升的方法进行机械采油，机械采油就要利用各种抽油机进行工作。

抽油机按是否有梁，可将其分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。

游梁式抽油机按结构不同可将其分为常规型和前置型两类。

常规型抽油机是目前矿场上使用最为普遍的抽油机，其特点是：支架在驴头和曲柄之间，上下冲程时间相等。

游梁式抽油机抽油系统由抽油泵、抽油杆和抽油机（以下简称“三抽”）设备组成。

“三抽”设备相互协助完成将地下原油抽提至地面的整个过程。

因此“三抽”设备的各自设备对整个系统都至关重要，任一设备出现故障整个系统都会受到影响。

各自的抽油设备都有具体的型号，以适用不同的使用环境。

由于地下环境错综复杂，这就要求抽油系统的各个设备要针对不同的地下环境制定相对应的型号以协调工作。

一旦型号选取的不合理，轻者浪费生产资源，重则发生生产事故延误生产。

油井的产量与地层的压力和渗流能力有关，通常地层压力与井底压差越大，地层渗流能力越强产量越大，与产量有关的既有抽油泵的泵径，也有地面抽油机的抽提冲程及冲次。

井深越深相应需要更多的抽油杆来连接地面与地下设备，也就相应增加的地面抽油机的载荷，此外还要考虑地层原油在抽提过程对抽油杆的摩擦等因素。

综合以上各种情况，设计一口合理的抽油井系统，不仅要对设备有所了解，还要对地下条件及原油物性有所掌握。

抽油井系统设计是以“三抽”设备作为一个整体，通过理论知识的学习和应用，进而掌握抽油井系统设计方法。

具体是根据油层参数，了解地下、井筒及地面条件，通过计算算出井底流压，确定下泵深度，制定合理的抽油泵参数、抽油杆的配套组合及地面抽油机具体型号参数，最后利用地温梯度和原油粘度与温度关系，考虑不同温度下原油对抽油杆的抽提阻力及抽油杆自重情况，对抽油杆组合方案及地面抽油机载荷进行核算验证。

通过该专题课程设计的训练，将使学生熟悉抽油井系统设计过程，培养学生综合运用所学知识来解决实际问题的能力，为进行毕业设计、今后走向工作岗位以及从事科研
工作打好坚实的基础。

1.2 设计的主要内容
根据已有的地层基础数据，利用专业所学知识，通过计算及编程，完成抽油井系统从油层到地面的所有相关参数计算，制定合理的“三抽”设备——抽油泵、抽油杆、抽油机的型号及参数，并通过程序进行可行性及合理性验证。

设计内容主要如下：
①计算出油井温度分布；
②通过回归分析确定原油粘温关系表达式；
③确定井底流压；
④确定出油井的合理下泵深度；
⑤确定合适的冲程、冲次；
⑥选择合适的抽油泵；
⑦确定抽油杆直径及组合；
⑧计算出悬点的最大、最小载荷；
⑨选出合适的抽油机；
⑩编制实现上述内容的计算机程序程序。

2 基础数据2.1 抽油系统设计基本数据
表2-1抽油系统基本数据
2.2 原油粘度温度关系数据
2.3 抽油杆基本参数
2.4 抽油机基本参数
3 基础理论
在进行抽油井系统设备选取之前，要确定油井产能、下泵深度、井温分布、原油粘温关系等参数，这些参数对设备选取和系统设计提供重要依据。

3.1 油井产能
油井产能就是油井在某个给定生产压力下的产能。

不同生产井压对应的产能也不一样，为了体现油井在同等压差下生产能力的好坏引入了采油指数J o 这个概念，它表示油井生产能力大小的指标。

在单相流体渗流条件下，采油指数的数值等于单位生产压差下的油井产量。

J o 值越大表示油井生产能力越强。

公式表示为： wf
o
dp dq P Q J -=∆=
0 （3-1） 采油指数反映了油层物性、渗流参数、泄油面积、完井条件等对油井产量的综合影响。

（1）单相渗流（P wf >P b ）,油藏中全部为单相液体流动，流入动态曲线（以下简称IPR 曲线）呈线性关系：
)P (r wf o o P J q -= （3-2）
wftest
otest
o P q J -=
r P （3-3）
（2）两相渗流，当地层压力<P b 时，油藏的驱动类型为溶解气驱，此时整个油藏均处于气液两相流动。

IPR 曲线由直线段变成曲线，可由沃格尔方程来描述
2
r r max P 8.0P 2.01⎪⎭
⎫
⎝⎛--=wf wf o o
P P q q
（3-4） 此时 c b o q q q +=max （3-5） ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-==
1P 8.18
.1r b b
b
o c P q P J q （3-6）
而采油指数 ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡⎪⎭⎫
⎝⎛--+-=
2
r r r P 8.0P 2
.018.1P wftest wftest b b otest
o P P P P q J （3-7）
式中 q o ——对应于井底流压P wf 下的油井产量，m 3/d; q b ——对应于饱和压力P b 下油井产量，m 3/d; q omax ——油井的极限产量，m 3/d; P wf ——井底流压，MPa; P b ——饱和压力，MPa; r P ——平均地层压力，MPa; P wftest ——试井流压，MPa; q otest ——试井产量，m 3/d; q c ——非线性流段产量，m 3/d
根据以上产能计算公式，便可针对具体井下条件进行产能计算，利用沃格尔方程绘制出IPR 曲线，利用IPR 曲线可以确定在设计排量下的井底流压P wf 值，下一步便可确定油井的下泵深度。

3.2 井温分布
随着地层深度的增加地层的温度也在逐渐增加，定义地层深度每增加100米地层温度的增加值为地温梯度，采油钻井计算上可大体视地温梯度为恒定值。

井筒内的温度相对于地层温度要复杂一些，井筒内的温度既受所在层位的地层温度影响，同时在生产过程中由于井底的高温液体向上采出也会带来热源。

由热传导可建立井筒的能量方程 ()()mL t L W
K K q Wm -'+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=
011
1exp 1θ （3-8）
式中 θ——油管中L 位置处原油的温度，o C; K 1——总传热系数，W/(m •o C); q 1——内热源，W/m; W ——水当量，W/o C; t 0′——井底原油温度，o C;
m ——地层温度梯度，o C/m; L ——油管与井底距离，m
对于常规抽油井，井筒内没有加热源，所以q 1=0 水当量可由公式
g g f f C M C M W += （3-9）
式中 M f ——井液质量流量，kg/s; C f ——井液比热，W/(g •o C); M g ——气体质量流量，kg/s; C g ——气体的比热，W/(g •o C)
将已知的设计参数代入上面方程就可得出任意井深对应的井筒温度。

对于稠油油藏来说，由于稠油粘度较大，计算水当量时可忽略气体因素。

此时便可得到井温随井深的关系曲线，有了这条曲线可进一步计算摩擦载荷等问题。

3.3 原油粘温关系
原油的粘度随温度的升高而下降，对于稠油来说更是如此，稠油粘度越高对温度越敏感。

其温度与粘度的关系基本服从指数关系。

粘温关系公式 b t a /=μ （3-10） 式中 μ——原油的动力粘度，mPa •s; t ——原油的温度，o C; a ——系数常数； b ——温度指数
式中的a 、b 与原油有关，不同区块的原油有各自的a 、b 值，数值的确定可先根据目的层原油不同温度下粘度关系绘制粘温曲线，利用曲线确定粘温关系式，有了井温分布和原油粘温关系可以为后面的抽油杆设计提供依据。

3.4 泵吸入口压力
泵吸入口压力决定着下泵深度，其数值可由沉没深度计算出来。

沉没段液体是由原油及地层水组成，其油水混合物的平均密度可由公式
w w w o f f ρρρ+-=)1( （3-11） 来计算， 式中 ρ——混合物的平均密度，kg/m 3; o ρ——原油的密度，kg/m 3; w ρ——地层水的密度，kg/m 3; w f ——油水混合物的体积含水率，%
然后通过液压公式得出泵吸入口的压力P s
g h P s s ρ= （3-12）
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：
（1）将油、气、水看成是三相，应用相应的相关式来计算；
（2）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； （3）是对于像稠油井气体较少,从而可不考虑气体,只考虑单相液体进行估算。

本课题设计针对稠油油藏，故采用单相液体计算，利用井底流压与泵吸入口压力的差值和井液的平均密度得出泵吸入口与油层距离H p
g
P P H s
wf p ρ-=
(3-13) 利用油层深度H 得到下泵深度L p
p p H H L -= (3-14)
3.6 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：
（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）所选择的冲程和冲次应属于抽油机提供的选择范围之内。

（6）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。

在已知各抽油机具体型号参数情况下，遵循设计以上原则，针对本课题设计油藏特点：稠油油藏，井深较浅。

若采用冲程大于3米的抽油机功率上会造成不必要的浪费，所以采用冲程3米冲次6次/分钟设计组合。

3.7 确定泵径
依据设计排量以及确定的冲程、冲次，按照泵排量公式 ηπ
sn D Q p 24
1440
= (3-15)
式中 Q ——泵的实际排量，m 3/d; D p ——泵径，m; S ——光杆冲程，m; n ——冲次，1/min; η——泵效，一般取0.7
3.8.悬点载荷计算及抽油杆强度校核方法
(1) 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：
Fu Iru l W r W P ++'+'=max (3-16)
Fu Ird r W P --'=min
(3-17)
式中 P max 、P min ——悬点承受的最大和最小载荷；
r W '——上冲程中抽油杆柱所受的重力与浮力之差产生的载荷； l W '——下冲程中液柱的重力与对抽油杆的浮力产生的载荷； I ru 、I rd ——上、下冲程中抽油杆产生的最大惯性载荷； F u 、F d ——上、下冲程中的最大摩擦载荷。

其中
()()⎪⎪⎪
⎪⎪⎪⎩⎪⎪
⎪⎪⎪⎪⎨⎧+++=++=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫
⎝⎛+=
='-='171772915.11717
3.15.111790117902
2
2222sn f f F W F F W F l r sn W I l r sn W I gL f W L gf W o p l rl r d rl r u r rd r ru p l l r l s r μρρρρ (3-18) 式中 L ——抽油杆长度，m ；
s ρ——抽油杆材料的密度，kg/m ； l ρ——抽汲液的密度，kg/m ； r f ——抽油杆截面积, m ； p f ——抽油泵活塞截面积，m 。

o f ——游动凡尔孔截面积，m ； r ——抽油机曲柄回旋半径，m ； l ——抽油机连杆长度，m ；
rl F ——抽油杆与液柱之间的摩擦力，N ； μ——凡尔流量流数。

其中
()()max 2
221ln 11
2V m m m m L F rl ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-=πμ (3-19) 式中∶rl F ——抽油杆柱与液柱之间的摩擦力，N ；
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，m=d t /d r ； d t ——油管内径，m ； d r ——抽油杆直径，m ；
V max ——抽油杆柱最大下行速度，m/s ；
V max 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：
60
2max π
ωsn s V == (3-20)
(2) 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：
[]1-≤σσc (3-21) 式中∶c σ——抽油杆的折算应力；
[]1-σ——非对称循环疲劳极限应力，与抽油杆的材质有关。

其中
max σσσa c = (3-22)
r
a f P P 22
min
max min
max -=
-=
σσσ (3-23) 式中∶a σ——循环应力的应力幅值。

(3)计算与校核扭矩
曲柄轴处的最大扭矩可采用如下任一公式计算：
()min max max 4
P P s
M -=
(3-24) ()min max max 236.0300P P S S M -+= (3-25) ()min max max 202.01800P P S S M -+= (3-26)
式中 m ax M ——曲柄轴最大扭矩，kN m ； S ——光杆冲程，m ； m ax P ——悬点最大载荷，N ；
m in P ——悬点最小载荷，N 。

三个公式计算最大扭矩m ax M ，再与该抽油机的许用扭矩进行比较。

（4）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：
η
9549max max n
M N =
(3-27) 式中∶max N ——电机实际输出的最大功率，kW; m ax M ——曲柄轴最大扭矩，kN m ； n ——冲次，1/min ； η——传动效率，取0.9。

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： (1) 以抽油泵处为起点。

其高度为 0,00min 0max ==P P (2) 假定一个液柱载荷W 10(初值)； (3) 给定最下一级抽油杆直径(最小直径)；
(4) 设计算段长度H ，则该计算段的起点高度和末点高度分别为
H H H H H ∆+==0201,
如果H 2>H p ，则令H 2=H p ，该段的长度应为：1H H H p -=∆
(5) 该计算段的平均高度为()2/01H H H +=，计算该点的温度和混合物的粘度。

(6) 分别计算该计算段的最大载荷m ax p ∆与最小载荷min p ∆
(7) 分别计算累积最大和最小载荷： min min min max max max ,p p p p p p ∆+=∆+= (8) 计算抽油杆的折算应力c σ，进行该段抽油杆强度校核；
(9) 如不满足强度要求，则换次一级抽油杆直径，返回到步骤(4)重新计算；
(10) 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；
(11) 当H0=H p时则结束，否则返回到(3)继续计算，直到H0=H p为止；
(12) 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。

4 设计框图和计算程序
4.1 设计的基本思路
进行有杆泵采油井的系统选择设计应遵循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、较长的免修期，以及有较高的系统效率和经济效率的原则。

本设计采用C语言，在TuborC环境下运行，基本思路如下：
编写子函数确定以下基本数据：
（1）据油井产能和设计排量确定井底流压。

（2）根据油井条件确定沉没深度和沉没压力。

（3）应用多向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、电动机及其他附属设备。

4.2 抽油杆柱设计框图
见附录2。

4.3 抽油井系统设计的框图
见附录3。

4.4 计算机程序
见附录1。

4.5 程序运行结果及程序所调用文件的数据
见附录4和附录5。

5 设计结果及结析
5.1 井温分布
通过计算得出井液平均密度为993.037kg/m3,井液比热为3090.86 W/(g•o C),井液的质量流量为0.2942kg/s,计算出水的当量为909.33，利用热传导方程和地温梯度得出井温与地温的分布曲线。

图5-1 井温与地温分布曲线
5.2 原油粘温关系
由表2-2 原油粘度与温度关系数据绘制成原油粘度与温度关系曲线
图5-2 原油粘度与温度关系曲线
利用原油粘温关系公式3-10可以得到公式系数a=9×1011,b=4.7796,进而确定粘温关系式。

5.3 井底流压与油井产量关系
通过计算得到油井极限产量q omax=34.136m3/d,利用沃格尔方程（3-4）式列出不同井底流压下的油井产量
表5-1 井底流压与油井产量关系数据表
由程序计算得到设计排量下的井底流压P
=5.296MPa,得出IPR曲线
wf
图5-3 IPR曲线
5.4下泵深度
=1412.34m。

经计算得出，L
p
5.5 冲程和冲次
选取S=3m, n=6 1/min
5.6 选择抽油泵
选取泵径为44mm的抽油泵。

5.7 抽油杆直径及组合
经程序计算得出组合
表5-2 抽油杆直径及组合
5.8 悬点最大和最小载荷
程序计算得出最大最小载荷为P max=63.96KN,P min=9.92KN。

5.9 计算并校核减速箱扭矩
计算得出M=40.53KNm。

抽油机许用扭矩[M
max ]=48 KNm, [M
max
]> M, 减速箱扭矩满足设计要求。

5.10 计算电机功率
计算出电机功率N=27.69KW
5.11 选择合适抽油机型号
经过以上计算和已知的抽油机型号参数，选择宝鸡的CYJ10-3-48HB型号的较为合适。

结束语
总结
（1）由于从井底向上抽提高温井液，井筒的温度会比同深的地层温度高些。

原油的粘度随温度的升高而降低，而且随着原油粘度的增加这一变化会更明显。

通过不同井深下的井温关系以及原油粘度与温度关系，可以得出在不同井深下的原油粘度。

井深越深原油粘度越小，离地面越近原油的粘度越高，这就表明井筒中近地表处的抽油杆与原油摩擦阻力越大。

（2）在计算抽油机悬点载荷时，除了考虑抽油杆、抽油泵的自身重力与浮力外，还需考虑抽油杆柱在上下冲程过程中与原油的摩擦阻力，而且这一问题主要体现在下冲程过程，如果原油粘度过大，下冲程速度过快会导致抽油杆柱受力超过极限载荷而发生弯曲。

（3）通过程序计算得出抽油机的最大载荷P max=63.96KN，小于选定型号的额定最大载荷100KN，得出最大扭矩M=40.53KNm，小于额定最大扭矩48KNm，选取设备满足设计要求。

（4）电动机的功率计算得出是27.69KW，实际选取设备时应稍大于这个数值。

（5）通过以上计算得出宝鸡的CYJ10-3-48HB型号抽油机比较合适。

认识
本次课题通过已知地层及设备参数，通过原理验证设计出了较合适的抽油井系统。

通过此次课题设计，使我对熟悉了抽油井系统的设计流程、采油设备计算编程方法并对一些设备型号、设计参数有所认识。

在抽油井系统中，抽油机、抽油杆、抽油泵三者之间互相配合、互相制约，因此在设计中必须将这些设备能否合理工作经行仔细考虑验证。

在生产井同等条件下，井底压力越低其产量越大，但并不是生产井底流压越小越好，随着井底压力的下降，尤其是当地层压力小于饱和压力后，溶解在原油中的轻烃组分将以气态形式溢出，这也使得原油的渗流由原来的单相流变成两相流。

由于气体的流动性能比液体强，将会造成生产油气比大幅下降，地层压力迅速下降，另外部分气体进入空
隙的喉道后便滞留在那会进一步降低地层的渗流能力。

如果生产过快还会造成油井出砂，加速抽油泵的磨损及增加地面处理费用。

因此在确定油井产量前应对油层物性有详细的了解，生产过程中及时对地层压力进行补充，使油田生产以持续稳定的状态进行。

稠油的粘度随温度的升高而迅速下降，因此在稠油生产中应尽量保持生产层位及运输管道的温度，这样既能保证原油的流动能力，又减少输送成本。

油井在生产过程中，由于抽油杆、油管受力的弹性变形和原油传导压力的滞后使得抽油泵的工作效率不可能达到100%，当生产压力小于饱和压力原油中混有气体时，气体的可压缩性会是泵效急剧下降，在安装设备时应考虑在抽油泵上安装脱气装置，并定期对抽油机经行工况检验，利用示功图判断井下抽油泵的工作状态。

本次课题针对井深较浅的稠油油藏特点进行设计，其中的一些计算进行了简化，并在理论上通过了验证。

由于地层及生产环境的复杂性，本设计在实际应用时还应根据具体情况进行考虑，如应用条件超出本设计条件则需重新进行设计计算。

参考文献
[1] 王鸿勋，张琪等编．采油工艺原理．北京：石油工业出版社，1989
[2] 王常斌，郑俊德，陈涛平编著．机械采油工艺原理．北京：石油工业出版社，1998
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[5] 蒋汉青，赵子刚编．采油工艺实践．哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1993
[6] 葛家理主编．油气层渗流力学．北京：石油工业出版社，1982
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[9] 李晓平，李治平．两相采油指数与单相采油指数的关系及其应用．石油钻采工艺．1995（3）
[10] Beggs H．D．and Brill J．P．, A Study of Two Phase Flow in Inclined Pipes, JPT． May．1973
附录
附录1 程序
#include<math.h>
#include<stdio.h>
static float X[10];
static float Y[10];
float A,B;
#define g 9.8
#define pi 3.141592654
float H,Dti,Dc,m,T;
float Pr,Pb,Kl,Qt,Pwft;
float fw,Co,Cw,Ym,Sm,Hs,Q;
float cyj[20],Pm,Mmax,l;
int cch=2,cc=0;
static float s[5];
static int n[3];
static float r[5];
float C=90,Pmax,Pmin;
static float dr[5]={16,19,22,25,29};
float wenchangfenbu(float L)
{
float tl,W,ql=0;
W=Q*fw*Sm/86400*Cw/100+Q*(1-fw/100)*Ym/86400*Co;
tl=(W*m/100.0+ql)*(1-exp((-1.0)*Kl*L/W))/Kl+(T-m*L/100.0);
return(tl);
}
float nd(float t)
{
float u,uw=1.0,uo;
uo=A/pow(t,B);
u=uw*fw/100+uo*(1-fw/100)/1000;
return(u);
}
float hhmd()
{
float m;
m=Sm*fw/100+Ym*(1-fw/100);
return(m);
}
float jdly()
{
float qomax,qb,qc,J,Pwf,a;
if(Pb<Pwft)
{
J=Qt/(Pr-Pwft);
Pwf=-Q/J+Pr;
}
if(Pwft<Pb&&Pb<Pr)
{J=Qt/(Pr-Pb+Pb/1.8*(1-0.2*(Pwft/Pb)-0.8*pow(Pwft/Pb,2)));
qb=J*(Pr-Pb);
qc=Pb/1.8*J;
a=(Q-qb)/qc-1;
Pwf=(-0.2+sqrt(0.2*0.2-4*0.8*a))/(2*0.8)*Pb;
}
if(Pr<Pb)
{
qomax=Qt/(1-0.2*(Pwft/Pr)-0.8*pow(Pwft/Pr,2));
a=Q/qomax-1;
Pwf=(-0.2+sqrt(0.2*0.2-4*0.8*a))/(2*0.8)*Pr; }
return(Pwf);
}
float wellPs(float md)
{
float Ps;
Ps=md*g*Hs*(1e-6);
return(Ps);
}
float pumpHp(float Ps,float Pwf,float Rl) {
float Hp;
Hp=(Pwf-Ps)*1000000/Rl/g;
return(Hp);
}
float pumpLp(float Hp)
{
float Lp;
Lp=H-Hp;
return(Lp);
}
float pumpDp()
{
int i;
float Dp;
static float a[7]={32,38,44,57,70,83,95};
Dp=sqrt(Q/360/pi/s[cch]/n[cc]/0.7)*1000;
for(i=0;i<6;i++)
if(Dp<a[i]) break;
Dp=a[i];
return(Dp);
}
float BzfqDf(float Dp)
{
float Df;
int i;
static
float b[12]={19.050,23.813,23.575,31.750,34.925,
38.100,42.683,50.800,57.150,63.500,69.850,76.200};
Df=0.7*Dp-3.6;
for(i=0;i<12;i++)
if(Df<b[i]) break;
if(fabs(Df-b[i-1])>fabs(Df-b[i])) Df=b[i];
else Df=b[i-1];
return(Df);
}
float Bzfkd0(float Df)
{
float a,al,h,d,d0;
if(Df<25) {a=0.8;al=0.5;}
if(Df>25&&Df<50) {a=1.6;al=1.5;}
if(Df>50&&Df<80) {a=2.4;al=1.5;}
d=Df*cos(35*pi/180);
d0=d-(a+2*al)*sin(35*pi/180);
return(d0);
}
djcygzh(float Rl,float Hp,float Lp,float Dp,float d0)
{
int i,j;
float H0,Hl,Wl,Wlo,Havi,dPmax,dPmin,L[5]={0},Flv;
float Ap,Ar,Ao,dWr,dWrl,dIru,dFu,dIrd,dFd,dH;
float Frt,Frl,Flt,Xy,mo,Vmax,Dr,u,t;
t=wenchangfenbu(Hp);
u=nd(t);
printf("jin di wen du he nian du :%5f %5f\n",t,u);
Ap=pi*Dp*Dp/4.0;
Ar=pi*dr[2]*dr[2]/4.0;
Wlo=Rl*g*(Ap-Ar)*Lp*(1e-6);
loop1:
H0=Hp;
Hl=0;
Ao=pi*d0*d0/4.0;
Flv=(1.0/729.0)*(Rl/u/u)*(pow((Ap*1e-6),3)/pow((Ao*1e-6),2))*pow((s[cch]*n[cc]), 2);
Pmax=Wlo+1717;
Pmin=-1717-Flv;
dH=10.0;
i=0;
j=0;
loop2:
L[i]=0;
Dr=dr[i];
loop3:
if(H0+dH>H) dH=H-H0;
Hl=H0+dH;
Havi=H0+dH/2.0;
t=wenchangfenbu(Havi);
u=nd(t);
Ar=pi*Dr*Dr/4.0;
dWr=7850*g*Ar*dH*1e-6;
dWrl=(7850-Rl)*g*Ar*dH*1e-6;
dIru=dWr*s[cch]*n[cc]*(1+r[cch]/l)/1790;
mo=Dti/Dr;
Vmax=pi*s[cch]*n[cc]/60;
Frl=2*pi*u*dH*(mo*mo-1)/((mo*mo+1)*log(mo)-(mo*mo-1))*Vmax; Flt=Frl/1.3;
Frt=dWr*0.015;
dFu=Frt+Flt;
dFd=Frt+Frl;
dIrd=dWr*s[cch]*n[cc]*n[cc]*(1-r[cch]/l)/1790;
dPmax=dWr+dIru+dFu;
dPmin=dWrl-dIrd-dFd;
Pmax=Pmax+dPmax;
Pmin=Pmin+dPmin;
Xy=sqrt((Pmax-Pmin)*Pmax/2.0/Ar/Ar);
if(Xy>C)
{
L[j]=Hl-Hp-dH;
Pmax=Pmax-dPmax;
Pmin=Pmin-dPmin;
i++;
j++;
goto loop2;
}
if(Hl<H)
{
H0=Hl;
goto loop3;
}
L[j]=H-Hp;
for(i=j;i>0;i--)
L[i]=L[i]-L[i-1];
Wl=0;
for(i=0;i<=j;i++)
Wl+=(Ap-pi*dr[i]*dr[i]/4)*Rl*g*L[i]*(1e-6);
if(fabs(Wl-Wlo)/Wlo>1e-6)
{
Wlo=(Wl+Wlo)/2.0;
goto loop1;
}
for(i=0;i<=j;i++)
{
printf("di %d ji chou you gan zhi jing dr[%d]=%f\n",i+1,i+1,dr[i]);
printf("di %d ji chou you gan chang du L[%d]=%f\n",i+1,i+1,L[i]);
} }
JH()
{
float M,Mmax1,Mmax2,Mmax3,Nr,c=0.92;
Mmax1=s[cch]*(Pmax-Pmin)/4.0;
Mmax2=300*s[cch]+0.236*s[cch]*(Pmax-Pmin);
Mmax3=1800*s[cch]+0.202*s[cch]*(Pmax-Pmin);
if(Pmax/1000>Pm)
printf("chao guo xu yong zai he\n");
if(Mmax1>Mmax2)
if(Mmax1>Mmax3) M=Mmax1;
else M=Mmax3;
else if(Mmax2>Mmax3) M=Mmax2;。