有杆泵抽油系统软件设计技术手册

有杆泵抽油系统软件设计 技术手册及操作手册

一、技术手册

根据SY/T5873.1-93、SY/T5873.2-93标准和油井产能预测及生产或试油情况，结合有杆泵工艺技术水平和实践经验，进行有杆泵抽油系统设计。

（一）下泵深度计算

根据SY/T5873.1-93标准推荐方法计算有杆抽油泵下泵深度：

（1）

（2） )1(w o w w l f f -+=ρρρ （3） 式中：L p —下泵深度，m ； H —油层中部深度，m ；

P wf —流压，Pa ； f w —井液初期含水率，f ； ρl —井液密度，t/m 3 ρw —水密度，t/m 3，一般取1.0 ρo —地面原油密度，t/m 3

γl —井液重度， N/m 3；（γl =ρl ×9800） R t p —生产油气比，m 3/m 3；

P b —饱和压力，Pa ；P sc —泵挂深处压力，Pa ； P sc —标准状况压力，取101×103Pa ； t —泵挂深处井温，℃；

β—要求的泵充满程度，无因次小数，取0.4~0.6。

以上公式中，油气比对下泵深度影响较大。

参考计算结果，结合油田实际生产情况，可对泵深进行适当调整，使其更能满足实际生产需要。 （二）有杆泵抽汲参数优选

根据《采油工程手册》推荐方法对抽油参数进行优选。为减轻抽油杆柱的疲劳，减少弹性变形影响和冲程损失，原则上按抽油机最大

l

s

wf p p p H L γ--=293

/)273)(1()1/1(293

/)273)(1(t f p R p t f p p R p w sc tp b w b sc tp s +-+-+-=β

冲程来初选冲程。用加速度因子（C ）计算初选冲数（n ），冲数由下式计算：

（4）

在选择冲程和冲数时一般要保证C< 0.225。根据“长冲程、低冲次、合理泵挂、较高泵效”的原则，结合油田试采生产情况或生产实践经验，优选抽汲参数。

常规情况下以最大冲程、中等冲次为原则，对稠油或较深泵挂井，应以最大冲程、较低冲次计算得出。

最大冲程常用的为4.8、3.2、2.7、2.1，要结合抽油机类型定。 （三）初期泵径计算及泵型选择

根据SY/T5873.1-93标准推荐方法由下式计算泵径：

（5）

式中：D —泵径，m ； q o —初期日产油量，t/d ； S —冲程，m ； n —冲数，min -1；

ρl —井液密度，t/m 3

f w —初期含水率，f ，

η—泵效，无因次小数，一般取0.6～0.7。

根据油藏工程部署和产能预测，根据公式（5）结果确定泵径。泵径要与下泵深度结合考虑。表1给出各种常用泵在实际应用中的最大下泵深度（主要考虑冲程损失及杆强度）。

表1 常用泵在实际应用中的最大下泵深度统计表 （四）抽油杆柱设计

抽油杆柱设计按各级抽油杆顶部最大应力相等原则设计。根据SY/T5873.1-93和SY/T5873.2-93标准，结合油田有杆泵采油实践经验：

按抽油杆大小一般来说：二级抽油杆的组合为25、22；22、19；19、16三种，三级抽油杆组合为25、22、19；22、19、16两种组合。

按泵的大小一般来说：φ56（57）mm 及以下泵的抽油杆选择三

l

o Sn fw q D ηρ)1(02974

.0-=1790

⨯=

s c

n

级组合杆，φ70mm 及以上泵选择二级组合。

视泵下深度及抽油杆顶部应力大小最后确定抽油杆组合。 一般采用D 级抽油杆，超深抽井采用H 级杆或玻璃钢杆。 常用抽油泵杆组合可参考《采油技术手册》给出的数值（见表2、表3），然后根据油田（区块）的具体情况和各级杆柱强度校核值再进行适当调整。

表2 各级泵在最大允许下深的情况下D 级杆抽油杆组合推荐值

表3 各级泵在最大允许下深的情况下H 级杆抽油杆组合推荐

值

在交变载荷作用下，抽油杆柱往往由于疲劳而发生破坏，所以应进行抽油杆柱强度校核。根据SY/T5873.1-93标准，应用原苏联奥金格计算方法进行抽油杆强度校核计算。

（6）

（7） （8）

式中：

σc — 折算应力，N/mm 2；σma x —抽油杆顶部最大应力，N/mm 2； σmi n —抽油杆顶部最小应力，N/mm 2；σa —应力幅度，N/mm 2； [σ-1]—抽油杆的许用应力，D 级抽油杆许用应力为90N/mm 2； H 级抽油杆许用应力为100~120N/mm 2；

P ma x —各级杆悬点最大载荷，N ；P mi n —各级杆悬点最小载荷，N ； f r —抽油杆柱截面积，mm 2。

一般认为抽油杆应力利用率范围在0.60-0.95之间为合理，根据强度校核计算，各级抽油杆折算应力均应小于抽油杆许用应力，且应

r

a f

P P 22min

max min max -=-=σσσ[]

1-≤σσc a

c σσσmax =

力利用率要比较均衡地分布在合理范围之内。如果各级应力大小分布差别较大或折算应力比抽油杆许用应力小很多，要考虑对抽油杆的组合重新进行调整。 （五）抽油机选择

选择抽油机主要参考抽油机载荷利用率和扭矩利用率两项参数，故选择抽油机应根据前面优选的工作参数及杆组合计算出最大悬点载荷和最大扭矩，并进行载荷利用率和扭矩利用率计算。各型号抽油机的额定悬点载荷和额定扭矩见表4

一般认为抽油机载荷利用率和扭矩利用率合理范围为40%~80%，所选抽油机应满足载荷和扭矩要求。

表4 常用抽油机的额定载荷、扭矩及配套电机一览表

1、载荷计算：根据SY/T5873.1-93标准，悬点最大、最小载荷由下式计算：

（9） （10） 式中：P ma x —悬点最大载荷，N ；；

P mi n —悬点最小载荷，N ；

W r —抽油杆在空气中的重力，W r =q r gL p ，N ；

W l ’—液柱在柱塞面积上的重力，W l ’=A p L p g ρl ，N ；

)1790

1)((2

'

m ax

Sn W W P l r ++=)1790

1(2

m in Sn W P r -=