1有杆抽油系统工艺设计PPT课件
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Ф25mm×23%+Ф22mm×27%+Ф19mm×50%组合可使Ф44mm 泵最大泵深下至2200m。
Ф25mm×30%+Ф22mm×35%+Ф19mm×35%组合可使Ф57mm 泵最大泵深下至1800m。
使用直径为Ф28mm的抽油杆四级组合可将Ф38mm泵最大泵深达到 3400m。但由于抽油杆组合的直径较大，增加了抽油机悬点载荷与能 耗。
pwf ps L g H Lp
因此下泵深度为
LP
H
pwf pS
Lg
沉没压力pS的大小与油井产量、气油比、原油粘度、含水 率和泵入口设备有关。一般气油比小于80m3/m3的稀油，定时或 连续放套管气生产时，pS应保持在0.5MPa以上。产量高，液体 粘度大（如稠油或油水乳化液）时，pS还要更高些。
➢常规几何形状的抽油机驱动光杆 ➢每一次循环，泵被液体完全充满 ➢抽油机完全平衡 ➢泵的设定深度处锚定油管 ➢使用钢制抽油杆 ➢低滑脱电动机 ➢井下摩擦正常
抽油机悬点载荷计算
Wmax Wrf F1 Skr Skr
Wmin Wrf F2 Skr Skr
②从动液面计算油管深度处的压力
③从油管深度处计算油层中部压力
根据产量与流压计算产液指数、 临界产量
常规有杆泵抽油井油套环空压力
油套环空内混合物密度分布
气柱 油柱
气液混合柱
油套环空压力分布计算
气柱压力
dp dh
g
g
油柱压力
dp0 dh
og g
气液段混合压力
p1 (p1 ) fr (p1 )h (p1 )a
H级抽油杆
为适应长冲程大泵提液及深抽强采技术的发展，以及对高粘 高凝原油油井的开采，我国于80年代后期开始研制H级抽油杆，目 前已形成HY(工艺型)和HL(材料型)抽油杆系列。H级抽油杆达到了 SY/T6272-1997超高抽油杆标准。
HY型是通过对D级抽油杆补充做表面淬火处理，以提高其疲 劳强度，其缺点是工艺过程复杂，需添置抽油杆表面淬火装置，生 产效率低，产品稳定性差；
f
w
pb
qomax qwf 1 ql max
81 80 qwf 1 qb qomax qb
1
p wf 1
f
w
pr
qo max J
qwf 1 qomax
8 fw 9 J
若已知井底流动压力，计算与之相近
利用生产数据拟合IPR曲线
读入油井生产数据
①根据井口套压计算油套环空动 液面处气柱压力
缺点：玻璃钢抽油杆具有不能承受压缩载荷，耐磨强度低等特点， 且价格昂贵，是同规格钢杆的2-3倍。由于玻璃钢杆选井要求苛刻，管 理难度大，不可修复，使其难以大面积推广应用。
适用于超深井、提液、降载、严重腐蚀和有潜力的井。
下泵深度确定
对于具体的油井，下泵深度取决于该井的产能和开发部门 提出的配产要求。井底流压与沉没压力及下泵深度的关系为
动液面深度的确定
动液面位置
气段压降
油段压降
GOR压降
流压
配产或dsn
流压
ຫໍສະໝຸດ Baidu
综合IPR
高气液比井下泵深度确定
泵的充满系数
VL VP VS VS VP (1 R )VP VP
令K=VS/VP
1 K K 1 KR
1 R
1 R
忽略泵的余隙，则
1
1
Z gTpsc Tsc BL
Rp 1
2
临界产量
qb J pr pb
qo max
qb
Jpb 1.8
ql max
qo max
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根据配产，求井底流压
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p wf 1
pr
qwf 1 J
qb qwf 1 qomax
p wf 1
fw
pr
qwf J
1
0.1251
玻璃钢抽油杆
玻璃钢抽油杆是由玻璃纤维与热固性工程塑料复合而成的一种增强 型结构材料，由玻璃钢本体和钢制接头组成。
优点：重量约为同规格钢杆的1/4、弹性约为同规格钢杆的3倍、抗 腐蚀性能强，可降低抽油机的悬点载荷，节约能源，可在不增加地面 载荷的情况下实现油井深抽，如合理设计杆柱可使泵柱塞具有较大的 超冲程以及在现有机泵基础上可显著加大泵挂深度等优点。
HL型是通过选用适当的贵重材料(如Si、Mn)，进行常规的热 处理，将其性能提高到超高强度的等级，其材料价格相对较高，但 综合比较,则生产成本较低。
用于稠油井采油、深井或超深井采油、大泵提液生产等，具 有很高的技术优势及经济优势，是油田开发后期极具发展前景的工 艺。目前，HL级抽油杆已在胜利、中原、辽河、吐哈、江汉、大 港等油田得到较为广泛的应用，并取得理想的应用效果。
专题一
➢油井流入动态预测 ➢抽油杆柱设计 ➢抽油机井工况预测 ➢抽油机平衡调节 ➢实例
设计目标
地面系统
地层
举升系统
设计思路
杆柱设计
机杆泵工 况预测
抽油机平 衡调节
油井流入动态
单相油流体
流入动态曲
pr
线为直线；采油
pwf
指数为直线斜率
的负倒数
油气两相
采用修正的
Vogel方程预测
0
qo
油气水三相流入动态
地层压力
饱和压力
纯油IPR
综合IPR 纯水IPR
最大产油量
最大产水量
采液指数
pwftest pb pwftest pb
J
qtest
pr pwftest
J
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1
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pb
pb A 1.8
fw
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pwftest
A 1 0.2
p wftest pb
0.8
p wftest pb
API抽油杆柱设计方法
❖抽油杆材质与级别的选择 ❖下泵深度确定 ❖抽油机悬点载荷 ❖动态参数确定 ❖强度准则 ❖加重杆设计 ❖设计程序框图
抽油杆材质与级别的选择
D级抽油杆
目前，除D级抽油杆多机组合可实现一定程度的深抽。D级抽油杆 抗拉强度在794-965MPa。
Ф25mm×21%+Ф22mm×24%+Ф19mm×55%组合可使Ф38mm 泵最大泵深下至2600m。
f w
1 pi
1 pb
ps
pb
1
273 T RpZg psc pb 1 fw 1 273 Tsc BL 273 T Zg Rp psc 1
fw
充满系数
沉没压力与充满系数关系曲线
沉没压力
基本假设
该方法是美国石油学会（API）推荐的一套有杆抽油系统设 计计算方法（API RP 11L)，它是归纳总结大量电模拟研究成 果的基础上提出的。它由以无因次量表示的一系列图表和计算 公式所组成。这套方法主要用于设计。
Ф25mm×30%+Ф22mm×35%+Ф19mm×35%组合可使Ф57mm 泵最大泵深下至1800m。
使用直径为Ф28mm的抽油杆四级组合可将Ф38mm泵最大泵深达到 3400m。但由于抽油杆组合的直径较大，增加了抽油机悬点载荷与能 耗。
pwf ps L g H Lp
因此下泵深度为
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沉没压力pS的大小与油井产量、气油比、原油粘度、含水 率和泵入口设备有关。一般气油比小于80m3/m3的稀油，定时或 连续放套管气生产时，pS应保持在0.5MPa以上。产量高，液体 粘度大（如稠油或油水乳化液）时，pS还要更高些。
➢常规几何形状的抽油机驱动光杆 ➢每一次循环，泵被液体完全充满 ➢抽油机完全平衡 ➢泵的设定深度处锚定油管 ➢使用钢制抽油杆 ➢低滑脱电动机 ➢井下摩擦正常
抽油机悬点载荷计算
Wmax Wrf F1 Skr Skr
Wmin Wrf F2 Skr Skr
②从动液面计算油管深度处的压力
③从油管深度处计算油层中部压力
根据产量与流压计算产液指数、 临界产量
常规有杆泵抽油井油套环空压力
油套环空内混合物密度分布
气柱 油柱
气液混合柱
油套环空压力分布计算
气柱压力
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油柱压力
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气液段混合压力
p1 (p1 ) fr (p1 )h (p1 )a
H级抽油杆
为适应长冲程大泵提液及深抽强采技术的发展，以及对高粘 高凝原油油井的开采，我国于80年代后期开始研制H级抽油杆，目 前已形成HY(工艺型)和HL(材料型)抽油杆系列。H级抽油杆达到了 SY/T6272-1997超高抽油杆标准。
HY型是通过对D级抽油杆补充做表面淬火处理，以提高其疲 劳强度，其缺点是工艺过程复杂，需添置抽油杆表面淬火装置，生 产效率低，产品稳定性差；
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若已知井底流动压力，计算与之相近
利用生产数据拟合IPR曲线
读入油井生产数据
①根据井口套压计算油套环空动 液面处气柱压力
缺点：玻璃钢抽油杆具有不能承受压缩载荷，耐磨强度低等特点， 且价格昂贵，是同规格钢杆的2-3倍。由于玻璃钢杆选井要求苛刻，管 理难度大，不可修复，使其难以大面积推广应用。
适用于超深井、提液、降载、严重腐蚀和有潜力的井。
下泵深度确定
对于具体的油井，下泵深度取决于该井的产能和开发部门 提出的配产要求。井底流压与沉没压力及下泵深度的关系为
动液面深度的确定
动液面位置
气段压降
油段压降
GOR压降
流压
配产或dsn
流压
ຫໍສະໝຸດ Baidu
综合IPR
高气液比井下泵深度确定
泵的充满系数
VL VP VS VS VP (1 R )VP VP
令K=VS/VP
1 K K 1 KR
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忽略泵的余隙，则
1
1
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临界产量
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根据配产，求井底流压
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0.1251
玻璃钢抽油杆
玻璃钢抽油杆是由玻璃纤维与热固性工程塑料复合而成的一种增强 型结构材料，由玻璃钢本体和钢制接头组成。
优点：重量约为同规格钢杆的1/4、弹性约为同规格钢杆的3倍、抗 腐蚀性能强，可降低抽油机的悬点载荷，节约能源，可在不增加地面 载荷的情况下实现油井深抽，如合理设计杆柱可使泵柱塞具有较大的 超冲程以及在现有机泵基础上可显著加大泵挂深度等优点。
HL型是通过选用适当的贵重材料(如Si、Mn)，进行常规的热 处理，将其性能提高到超高强度的等级，其材料价格相对较高，但 综合比较,则生产成本较低。
用于稠油井采油、深井或超深井采油、大泵提液生产等，具 有很高的技术优势及经济优势，是油田开发后期极具发展前景的工 艺。目前，HL级抽油杆已在胜利、中原、辽河、吐哈、江汉、大 港等油田得到较为广泛的应用，并取得理想的应用效果。
专题一
➢油井流入动态预测 ➢抽油杆柱设计 ➢抽油机井工况预测 ➢抽油机平衡调节 ➢实例
设计目标
地面系统
地层
举升系统
设计思路
杆柱设计
机杆泵工 况预测
抽油机平 衡调节
油井流入动态
单相油流体
流入动态曲
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线为直线；采油
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指数为直线斜率
的负倒数
油气两相
采用修正的
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饱和压力
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综合IPR 纯水IPR
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最大产水量
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API抽油杆柱设计方法
❖抽油杆材质与级别的选择 ❖下泵深度确定 ❖抽油机悬点载荷 ❖动态参数确定 ❖强度准则 ❖加重杆设计 ❖设计程序框图
抽油杆材质与级别的选择
D级抽油杆
目前，除D级抽油杆多机组合可实现一定程度的深抽。D级抽油杆 抗拉强度在794-965MPa。
Ф25mm×21%+Ф22mm×24%+Ф19mm×55%组合可使Ф38mm 泵最大泵深下至2600m。
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充满系数
沉没压力与充满系数关系曲线
沉没压力
基本假设
该方法是美国石油学会（API）推荐的一套有杆抽油系统设 计计算方法（API RP 11L)，它是归纳总结大量电模拟研究成 果的基础上提出的。它由以无因次量表示的一系列图表和计算 公式所组成。这套方法主要用于设计。