采油工程课程设计

采油工程课程设计

课程设计

姓名：孔令伟

学号：2

中国石油大学（北京）

石油工程学院

2014年10月30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 (22)

四、课程设计总结 (23)

一、给定设计基础数据：

井深：2000+87×10=2870m

套管内径：0.124m

油层静压：2870/100×1.2 =34.44MPa

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)：16.35Mpa

抽油机型号：CYJ10353HB

电机额定功率：37kw

配产量：50t/d

泵径：56mm

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/(34.44-12)= 1.3/( d.Mpa)

(2) 某一产量

t

q 下的流压Pwf

b

q =j(b P P

-1)=1.4 x （34.44-10）=34.22t/d m o zx q =b q +8

.1b jP =34.44+1.4*10/1.8=42.22t/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

=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：

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