石油工程——毕业论文-抽油泵合理沉没度的研究

抽油泵合理沉没度的研究

抽油泵合理沉没度的研究

摘要

机抽井泵的沉没度是影响泵效和系统效率的重要因素。通过分析有杆泵抽油系统的能耗，以机采系统效率最高为目标，确立了机采系统优化设计的目标函数和约束条件，同时分析泵效对机采系统效率的影响以及影响泵效的因素，给出了沉没度和其他抽汲参数的优化设计方法。用结果表明，以优化设计方法来确定泵的沉没度，可明显降低能耗，提高系统效率和经济效益，为油田生产提供设计依据。

关键词：沉没度；系统效率；抽汲参数；优化设计

ABSTRACT

The submergence depth of oil well pump is an important parameter that affects the rod pump efficiency and system efficiency. Energy consumption of the staff rod pumping system was analyzed. Regarding system efficiency as the optimal object, the object function and constraining conditions of the system optimal design were established. The effect of the pump efficiency on system efficiency and the factors affecting the pump efficiency were analyzed. The optimal design methods of submergence pump depth and other swabbing parameters were presented. The application results show that the system efficiency and the economic benefit are enhanced by the submergence depth optimal design.

Keywords: submergence depth; system efficiency; swabbing parameter; optimization design

目录

第一章引言 (5)

1.1沉没度的定义 (5)

1.2沉没度对油井生产的影响 (5)

1.3国内外研究现状及发展趋势........... 错误!未定义书签。

1.4提高机采系统效率的对策分析 (1)

1.5研究内容及意义 (2)

第二章泵效的影响因素 (3)

2.1柱塞冲程 (3)

2.1.1 静载荷作用下的柱塞冲程 (3)

2.1.2 考虑惯性载荷的柱塞冲程 (5)

2.1.3 抽油杆柱的振动对柱塞冲程的影响 (6)

2.2泵的充满程度 (7)

2.3泵漏失的影响 (10)

2.4提高泵效的措施 (12)

第三章理论模型与计算方法研究 (1)

3.1合理沉没度确定思路与主要设计方法 (1)

3.2IPR计算 (1)

3.2.1 采液指数计算 (1)

3.2.2 某产量下井底流压的计算 (2)

3.3多相管流及物性参数计算 (3)

3.3.1 物性参数计算 (3)

3.3.2 多相管流压降计算............. 错误!未定义书签。

3.4悬点载荷计算 (7)

3.4.1 杆柱的重力.................... 错误!未定义书签。

3.4.2 液柱载荷 (8)

3.4.3 泵口压力对悬点载荷的影响 (9)

3.4.4 井口回压对悬点载荷的影响 (9)

3.4.5 惯性载荷 (10)

3.4.6摩擦载荷 (10)

3.4.7振动载荷 (12)

3.5杆柱的等强度设计原则 (12)

3.6抽油机校核 (14)

3.6.1最大扭矩计算公式 (14)

3.6.2电动机功率计算 (14)

第四章抽油泵合理沉没度的确定 (15)

4.1系统效率分析 (15)

4.2建立最优目标函数 (18)

4.3求解数学模型 (18)

4.4现场应用及结果分析 (19)

第五章结论 (22)

参考文献 (23)

第一章引言

1.1 沉没度的定义

泵下入动液面以下的深度，泵深与动液面的差值。

沉没度＝泵挂深度—动液面深度

沉没度要根据油井的产量和动液面来确定当石油进入到深井泵之前，要克服过滤器，锚、砂锚和几尔（阀）的窄孔的阻力，就要求深井泵要下入到动液面以下一定的深度，造成一个压头(压头是指动液面与深井泵下入位置的差值的重力)。沉没度过小，降低泵的充满系数，没度过大，会增加抽油机的负荷。通过实践摸索即使油的粘度很大，服原油在井筒内运动的全部阻力不超过一个大气压，以一般沉没度为30~50米；重质粘度大的井不少于50米；原油含气大的井不少于80~100米；如不含气的轻质原油的井，没度有20米即可。

1.2 沉没度对油井生产的影响

有杆抽油系统是世界石油工业传统的采油方式之一，国内外80%以上的油井采用有杆泵采油系统进行生产。有杆泵抽油利用了一套连接井下泵和地面驱动装置的抽油杆柱，其主要类型是游梁式抽油。这类油井是本文的研究对象。正确地确定有杆抽油系统的抽汲参数制度（冲程、冲次、泵径和泵深）可令设备在经济寿命期内充分满足产液量需求并保证在安全生产的前提下提高设备利用率，达到节能的目的。

影响有杆泵泵效及整个系统效率的因素很多。诸如：抽撮系统的生产能力与地层的供藏能力不匹配、油管滑失、固定阀和游动阀漏失、抽油杆断脱、抽油杆柱和油管弹性变形、气体影响等。其中，正常生产中上、下冲程的交变载荷引起的冲程损失与抽油杆柱的长度(泵挂深度)有直接的

关系。在生产井具有稳定动液面的前提下，这种关系就表现为冲程损失与沉没度的关系，同时在气油比较大的井中，由于气体影响造成的泵效损失也不容忽视。因而沉没度的大小直接影响着泵的充满系敷。由此可见，在抽汲混气原油时，选择合理的沉没度是提高泵效的一个很重要的途径，但是，有关的书籍和资料对这个问题只是定性地提及，没有定量的数据说明和技术参考。