完整采油工程课程设计

完整采油工程课程设计

采油工程课程设计

课程设计

姓名：唐建锋

学号：039582

中国石油大学（北京）

石油工程学院

2012年12月10日

一、给定设计基础数据： (2)

二、设计计算步骤 (3)

2.1油井流入动态计算 (3)

2.2井筒多相流的计算 (4)

2.3悬点载荷和抽油杆柱设计计算 (12)

2.4抽油机校核 (16)

2.5泵效计算 (16)

2.6举升效率计算 (19)

三、设计计算总结果 (20)

四、课程设计总结 (21)

一、给定设计基础数据：

井深：2000+82×10=2820m

套管内径：0.124m

油层静压：2820/100×1.2 =33.84MPa

油层温度：90℃

恒温层温度：16℃

地面脱气油粘度：30mPa.s

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：1 MPa

生产气油比：50m3/m3

原产液量(测试点)：30t/d

原井底流压(测试点)：12Mpa

抽油机型号：CYJ10353HB

电机额定功率：37kw

配产量：50t/d

泵径：44mm(如果产量低，而泵径改为56mm，38mm)

冲程：3m

冲次：6rpm

柱塞与衬套径向间隙:0.3mm

沉没压力：3MPa

二、设计计算步骤 2.1 油井流入动态计算

油井流入动态是指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。从单井来讲，IPR 曲线表示了油层工作特性。因而，它既是确定油井合理工作方式的依据，也是分析油井动态的基础。本次设计油井流入动态计算采用Petro bras 方法Petro bras 方法计算综合IPR 曲线的实质是按含水率取纯油IPR 曲线和水IPR 曲线的加权平均值。当已知测试点计算采液指数时，是按产量加权平均;预测产量时,按流压加权平均。

(1) 采液指数计算 已知一个测试点：

wftest

P 、

txest

q 和饱和压力

b

P 及油藏压力P 。

因为wftest P ≥b P

，1j =

txwst

wfest

q P P -=30/(33.84-12)= 1.4/( d.Mpa)

(2) 某一产量

t

q 下的流压Pwf

b

q =j(b P P

-1)=1.4 x （33.84-10）=33.38t/d m o zx q =b q +8

.1b

jP =33.38+1.4*10/1.8=41.16t/d omzx

q -油IPR 曲线的最大产油量。

当0〈q t 〈b q

时，令q 1t =10 t/d ，则p 1wf =

j q P t

-

1=15.754 Mpa

同理，q 2t =20 t/d ，P 2wf =13.877 Mpa q 3t =30 t/d ，P 3wf =12.0 Mpa 当q

b

〈q t 〈omzx q 时，令q 4t =50 t/d,则按流压加权平均进行推导得：

P 4wf =f )(1j q P t

w -+0.125(1-f w )P b 8180()]t b omzx b q q q q ---=8.166Mpa

同理q 5t =60t/d ，P 5wf =5.860 Mpa 当q omzx 〈q t

时，

1()(89)

()omzx t omzx w wf w q q q f p f p J J --=-

-

令q 6t =71t/d ，P 6wf =2.233 Mpa

综上，井底流压与产量的关系列表如下： Pwf/Mpa 15.747 13.873 12.0 10.0 8.166 5.860 2.233 Q/(t/d) 10

20

30

40.653

50

60

71

得到油井的流入动态曲线如下图：

IPR 曲线

05101520

10

20

30

4050

60

70

80

90

Q（t/d）

P w f (M p a )

图1 油井IPR 曲线

2.2 井筒多相流的计算

井筒多相流压力梯度方程

井筒多相管流的压力梯度包括：因举高液体而克服重力所需的压力势能、流体因加速而增加的动能和流体沿管路的摩阻损失，其数学表达式如下：

=

dh dp

ρm gsin θ+ρm v m m m f dh dv +ρm /d*22

m v

式中ρm 为多相混合物的密度;v m 为多相混合物的流速;f m 为多相混合物流

动时的摩擦阻力系数;d 为管径;p 为压力;h 为深度;g 为重力加速度; θ为井斜角的余角。

井筒多相管流计算包括两部分：（1）由井底向上计算至泵入口处； （2）油管内由井口向下计算至泵出口处。

1）由井底向上计算至泵入口处，计算下泵深度Lp 。采用深度增量迭代方法，首先估算迭代深度。在本设计中为了减小工作量，采用只迭代一次的方法。计算井筒多相管流时，首先计算井筒温度场、流体物性参数，然后利用Orkiszewski 方法判断流型，进行压力梯度计算，最后计算出深度增量和下泵深度Lp 。

按深度增量迭代的步骤:

井底流压12Mpa ，假设压力降为0.2 Mpa ；估计一个对应的深度增量

h ∆=40m ，即深度为1960m 。

由井温关系式可以计算得到该处的井温为：89.96℃。

平均的压力和温度：T =（90+89.96）/2=89.98℃。平均压力P =11.9 Mpa 。由平均压力和平均温度计算的得到流体的物性参数为：溶解油气比R S =71.31 ； 原油体积系数B 0=1.25 原油密度P 0=739.00； 油水混合液的密度P z

=843.40； 死油粘度μod =6.537*104

-； 活油粘度μO

=3.318*104

-； 水的

粘度μw =3.263*104

-； 液体的粘度μ= 3.296*104

-；天然气的压缩因子

Z=0.9567； 天然气的密度

g ρ=

90.70。以上单位均是标准单位。

由以上的流体物性参数判断流型：

不同流动型态下的m ρ和f τ的计算方法不同，为此，计算中首先要判断流动形态。该方法的四种流动型态的划分界限如表1所示。

表1 流型界限

流动型态 界 限

泡 流 B t

g

L q q <

段 塞 流

S g B t

g

L v L q q <>,