中國石油大學(xué)采油工程課程設(shè)計

1、采油工程課程設(shè)計姓名：魏征編號： 19班級：石工11-14 班指導(dǎo)老師：張黎明日期： 2014 年 12 月 25 號目錄3.1 完井工程設(shè)計3.1.1 油層及油井?dāng)?shù)據(jù) 3.1.2 射孔參數(shù)設(shè)計優(yōu)化 3.1.3 計算油井產(chǎn)量3.1.4 生產(chǎn)管柱尺寸選擇3.1.5 射孔負(fù)壓設(shè)計3.1.6 射孔投資成本計算3.2 有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計 3.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3.2.2 繪制IPR曲線 3.2.3 根據(jù)配產(chǎn)量確定井底流壓 3.2.4 井筒壓力分布計算 3.2.5 確定動液面的深度 3.2.6 抽油桿柱設(shè)計3.2.7 校核抽油機(jī)3.2.8 計算泵效，產(chǎn)量以及舉升效率 3.3 防砂工藝設(shè)計 3.3.1 防砂

2、工藝選擇3.3.2 地層砂粒度分析方法 3.3.3 礫石尺寸選擇方法 3.3.4 支持礫石層的機(jī)械篩管規(guī)格及縫寬設(shè)計。 3.3.5 管外地層充填礫石量估算。 3.3.6 管內(nèi)充填礫石量估算 3.3.7 攜砂液用量及施工時間估算 3.3.8 防砂工藝方案施工參數(shù)設(shè)計表 3.4 總結(jié)3.5 完井工程設(shè)計表3-1油層及油井相關(guān)系數(shù)井筒半徑10.0cm邊界半徑150cm井底壓力6.5Mpa邊界壓力16.5Mpa油層有效厚度10m0.5污染厚度25cm污染程度0.3壓實厚度10mm壓實度0.1表3-2所對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)廳p射孔槍孔相位角井深地溫地層壓力1973241202800:95 c29Mpa表3-3

3、射孔槍彈的性能參數(shù)及成本價格槍型孔徑/mm孔深/mm彈價/元每孔槍施工價 /元每孔73槍，彈10200131700其它相關(guān)參數(shù)：滲透率0.027m2，有效孔隙度0.13,泥巖聲波時差為3.30s/m,原油粘度8.7Mpa/s,原油相對密度為0.8,體積系數(shù)為1.15(1)計算射孔表皮系數(shù)Sp和產(chǎn)能比PR根據(jù)石油工程綜合設(shè)計書中圖 3-1-10和圖3-1-11得V 注36.8q pt注=- 18.38min =2.1, St =22, Pr=0.34。Q 255(2、注管 SipR1SdpSda) PR1=-0.1+0.0008213PA+0.0093DEN+0.01994PD+0.00428P

4、HA-0.00142K/K7+0.20232 z r -0.1147CZH+0.5592ZC-0.0000214PHA2=0.59248b)PR1=Ln(RE/RW)/Ln(R/R/v)S1,得6=5.03018c)因為 S1=Sdp+Sp所以 Sdp=S1-Sp=5.03018-2.1=2.93018d)因為 St=Sdp+Sp+Sd所以 Sd=St-Sdp-Sp=22-2.93018-2.1=16.96982q=0BkOT_2 3.14 0.027 10 100 (165 65)8.7 1.15 ln(150/0.1)=231.73cm3/s =20.02m3/dq實際=q理論*PR =2

5、0.02*0.34 =6.81m3/d(1)高含水期的日產(chǎn)液量QLQL=q 實際/(1-fw) =6.81/(1-85%) =45.37m3/d(2)泵的理論排量及泵類型的選擇QtL=QL/=45.37/0.6=75.62m3/d采用常規(guī)管式泵，選擇理論排量，按照沖次 10每分鐘，沖程為2米，充滿系 數(shù)為1進(jìn)行計算。QtL=1440fp*s*n=1440 D2 2 104得 D=0.057m=57.82mm查表3-1-1.所以選用70mmt式泵，油管外徑88.9mm套管尺寸為5品。2(1)利用美國conoco公司計算方法a)最小有效負(fù)壓差值的確定=6.414Mpab)最大有效壓值的確定=10.

6、952Mpac)射孔有校負(fù)壓差的確定因為pmaxpmin ,同時不考慮產(chǎn)層出砂,所以 prec 0.2 pmax 0.8 pmin=0.2*6.414+0.8*10.952=10.00MpaY=1700*10+13*24*10=20120元將計算結(jié)果匯總,如下表3-4所示表3-4完井設(shè)計匯總表廳pPRStSpPR1S1SdpSdq理論190.34222.10.592485.030182.9301816.9698220.02 m3/dq實際fwDpDtDc6.8068 m3/d85%60%70mm88.9mm10.9526.41410.0443.2有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計A.地層中深：2800m油層溫

7、度：95C,油層壓力：28Mpa;B.油管外徑：139mms管內(nèi)徑：124mm油管外徑：89mm油管內(nèi)徑：76mm;C.地表恒溫層溫度：16C,原油密度：850kg/m,水密度：1g/cm3,氣體相 對密度：0.65;D.原油飽和壓力：3Mpa體積含水率：40%;E.井口套壓：1.2Mpa,井口油壓：1Mpa生產(chǎn)氣油比：20m3/m3;F.原產(chǎn)液量：30t/d ,原生產(chǎn)壓差：6Mpa;G.抽油機(jī)型號：CYJ12-4.8-70HB,可造沖程：4.8m、4.2m、3.6m,可造沖 次：2/min、3/min、4/min、5/min、6/min;H.可選泵徑：44mm 56mm 可選桿：19mm 2

8、2mm 25mm;1) 桿級別：D級，桿弓®度：810Mpa;J.1)電機(jī)額定功率：37kw,最小沉沒壓力：2.5Mpa。已知測繪點井底流壓pwftest pr p 28 6 22Mpa ,a.Pb=3Mpa,fw=40%,qtest=30t/d.采油指數(shù)J1的計算因為 Pwftest>PbqtestPrpwftest305t/(d*Mpa)28 22b.最大總產(chǎn)量qtmax則質(zhì)量含水率=0.44Fw( 所以CD二0.0(J1qmax) 0.125(1 Fw)Pb 1 , 8180(0.999qmax qb)qmax qb0.440.001 133.33()0.125(1 0.

9、44) 350.999 133.37 1251 81 80()133.37 125=0.11886=133.998t/d2)已知產(chǎn)量qt,計算井底流壓取 qt=130t/d, qb<qt<qmax=1.892Mpa所以 pwf (1fw) 1.892 0.44 2=1.9395Mpa利用四點法繪制IPR曲線，四點分別為(0,28 )、( 125,3 ) (130,1.9395 )、(133.998,0 ) IPR 曲線如下圖所示圖3-1IPR曲線配產(chǎn)量 50t/d<qb=125t/diqt 50 .則 pwf pr28 18MpaJ15(1)第一段由井底流壓Pwf向上計算到熔

10、點壓力處(按深度增量迭代)地面混合液的密度：=910kg/m3估計井底至泡點壓力深度H :泡點壓力處井的深度L=2800-1682=1118m1)井筒溫度場計算2)=69.16 C所以該井段平均溫度為該井段的平均壓力為計算此段流體的物性參數(shù)a.原油體積系數(shù)的計算該段井筒中的壓力高于泡點壓力，所以沒有氣體析出，則溶解氣3 ,3油比為 Rs Rp 20/m /m , rg =0.65, r。=0.85。b.c.=322.88=1.1024原油密度=785.27kg/m3 油水混合物密度=871.16kg/m3d.粘度計算i.原油粘度：=34.971pa*sZ=3.0324-0.02023 API3

11、)=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.5044死油的粘度：活油的粘度：=0.6786=0.828ii .水的粘度iii .混合液的粘度計算壓力梯度液體的質(zhì)量流量雷諾數(shù)：=6527.7絕對粗糙度：則摩擦阻力系數(shù)：所以垂直管段的壓力梯度：=8528pa/m所以H計算啜dh篇 106 1 578g。相對誤差 |1758.9-1612.3| 100%=4.39%<5%,符合要求。1758.9則泡點壓力深度：Hb 2800 1758.9 1041.1m。(2)第二段從泡點壓力Pb=3Mp電泵吸入壓力Pin=2.5Mpa,進(jìn)行計算由此可以估算 H 56 m下泵深度 Hp H

12、 1758.9 56 985.1m 0泡點壓力處井的深度：L=2800-1682=1118m1)井筒溫度場計算=62.52 C所以該井段平均溫度為該井段的平均壓力為2) 計算此段流體的物性參數(shù)a.溶解氣油比泡點壓力系數(shù)=0.425<0.7=0.15所以Mo(61 285.9一r J所以 Rs 23560 -°ng- 12.98m3/m3Mo 1 ngb.原油體積系數(shù)的計算=251.87=1.0702c.原油密度=807.14kg/m3d.油水混合物密度=883.82kg/m3e.粘度計算i.原油粘度：Z=3.0324-0.02023 API=3.0324-0.02023*34.

13、471=2.325=0.6538死油的粘度：活油的粘度：=0.7554=0.8765ii .水的粘度iii .混合液的粘度f.表面張力的計算i .油，天然氣的表面張力=0.0199N/mii .水，天然氣的表面張力=0.0688 N/m=0.0501 N/m=0.062 N/miii .油水混合物和天然氣的表面張力g.天然氣壓縮因子的計算因為Rg<0.7.則 =207.0355壓縮因子的初始值設(shè)為1,即z0=1=0.958所以可以得到Z（0）1, r（0）0.098所以 Z 0.958。h.天然氣密度i.天然氣的粘度=5.3143=123.8842因此=0.0127mpa.s3）計算壓力

14、梯度a.氣體的體積流量=28t/db.氣體的質(zhì)量流量C.液體的體積流量CqLBo（1 fw） Bwfw _QL ：86400r.（1 fw） rwfwd.液體的質(zhì)量流量 =0.5826kg/s e.總體積流量 f.總質(zhì)量流量=0.5847kg/sg.判斷流型所以該段流動型態(tài)為泡流。h.有關(guān)泡流的計算由實驗可得泡狀流的滑脫速度的平均值為0.244m/s通常取 vs 0.244m/ So氣相存容比：=0.0297 液相真實速度：vH6.614 10 4AP(1 Hg) 0.01207(1 0.0297)=0.0565m/s平均密度： 雷諾數(shù)：=3998.14相對粗糙度： 則摩擦阻力系數(shù)： 則摩擦壓

15、力損失：=0.454pa/m=8674.2pa/m則HifP dp(3 2.5) 1068674.2=57.6m,一、，57 6 56相對誤差| 100%=3%<10%,符合要求。57.6地下泵深度：(3)第三段由井口油壓pt=1Mpa向下計算出泵的排出口壓力設(shè)p 9Mpa ,初選油管直徑89mm內(nèi)徑76mm抽油桿19mm利用壓力增量迭代。1)井筒溫度場計算L=983.5m=65.92 C所以該井段平均溫度為該井段的平均壓力為2)計算此段流體的物性參數(shù)a.溶解氣油比泡點壓力系數(shù)=0.382因為 0.7< Xg <3.448所以所以Mo(61.933 34.97)0.09432

16、85.9所以 R 23560 里 - 63.12m3/m3 20Mo 1 Png取Rs 20,則該段不出氣b.原油體積系數(shù)的計算=257.44=1.0723c.原油密度=807.34kg/m3d. 油水混合物密度=884.34kg/m3e.粘度計算i .原油粘度：Z=3.0324-0.02023 API=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.7476死油的粘度：活油的粘度：=0.6786=0.8280ii .水的粘度iii .混合液的粘度3)計算壓力梯度a.液體的體積流量qLBo(1 fw) Bwfw _Ql :86400r0(1 fw) rwfw=0.156m/s雷諾數(shù)

17、：=4720相對粗糙度：則摩擦阻力系數(shù)：所以垂直管流的壓降梯度為：=8673.76pa/mdp6則 p H 8673.76 983.5 10dh=8.53Mpa相對誤差|8.53 9| 100%=5.5%<10%,符合要求。8.53所以泵的排出口壓力為由泵的吸入壓力2.5Mpa,pc=1.2Mpa,估算動液面到泵口的距離為160m在該段 距離內(nèi)由于液體的性質(zhì)變化不大，所以可以用泵吸入口處的流體性質(zhì)來近似求 解。取T 62.52 c, p 2.5Mpa(1)溶解氣油比Rs 泡點壓力系數(shù)：=0.39<0.7因為 0.7< Xg <3.448所以=0.1433由于 rAPI

18、34.9706 38.3所以Mo(61) 285.9所以 Rs 23560 工g 8.6m3/m3 M o 1 rng(2)原油體積系數(shù)的計算=222.90=1.0564(3)原油密度=805.25kg/m3=164.74m估算動液面深度：=818.76m動液面處的壓力為：=1199962pa=1.2Mpa(4)井筒溫度：To=40.47 Ct983.5 t。 BATAL 1 e BATA(H L) BATAH=61.85 C所以平均溫度為該井段的平均壓力為所以 Z 0.978。計算標(biāo)況下的天然氣密度：氣柱壓力分布：解方程組,phf 1.2 8.397 10-5x因此 裊4 818.76 &#

19、169;% 1.05%818.76所以動液面深度為827.4m。(1)選擇抽汲參數(shù)組合9.63Mpa ,泵徑 D=56mm沖程 s=4.8m,沖次 n=5每分鐘，pin 2.5Mpa , pout2_2fD -D2 0.056244(2)懸點最大載荷：322.462 10 m , d1=19mm,qr1=2.3kg/m,=17554.06N(3)抽油桿底部斷面處的壓力(4)懸點最小載荷(5)抽油桿最大許用應(yīng)力取 SF 0.85可得 Lri=1490>H=983.5m,因此只取一級桿，桿長為983.5m。(1)抽油機(jī)型號：CYJ12-4.8-70HB,電機(jī)的額定功率為p =37kw, 減速

20、箱最大扭矩【M =70KN.m(2)電動機(jī)功率計算(1)泵效的計算a. 理論排量b.沖程損失系數(shù)計算 =17554.06N油管未錨定：2 _23 2ft - (0.0892 0.0762) 1.684 103m2=0.937。c.充滿系數(shù)的計算pin 2.5Mpa , t 62.52 c,止匕時 R 8.6m3/m3。=207.0355所以可以得到Z(o)1, r(o) 0.0902。所以 Z 0.958。泵內(nèi)氣液比：R (Rp R)(1 fw)PoTinZ 0.279 (Pin 105)To公漁，物 1 kR 1 0.1 0.279 八泵的充酒系數(shù)： =0.761 R 1 0.279d.泵內(nèi)

21、液體的體積系數(shù)：BlBo(1 fw) Bw fw 1.0564 (1 0.4) 1 0.4=1.034e.漏失量的計算：求動力液的粘度：i .死油粘度Z=3.0324-0.02023API=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.5867ii .活油的粘度：=0.759=0.8773iii .水的粘度所以可以得到動力液粘度為：柱泵初期的漏失量為：qleak 21600 ( 6 e gLDeV p )則實際產(chǎn)量：Q Qt 電 g- qeaks 14存在很大的差距。泵效：(2)舉升效率的計算：1 )光桿功率：2 )水力功率：折算液面：=1522.05kw.舉升效率：3)地面舉升

22、效率的計算：地面效率：泵的漏失系數(shù)：表3-6有桿抽油泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計報告表設(shè)計人：魏征設(shè)計日期：2014年12月30號1.油井基本數(shù)據(jù)油井深度/m2800油層壓力/Mpa28油層溫度/c95套管內(nèi)徑/m0.124地面脫氣原 油密度/kg/m3850天然氣相對 密度0.65水密度/kg/m31000原油飽和壓力/Mpa3生產(chǎn)氣油比 /m3/m320體積含水率/%40地表恒溫層 溫度/ C162.原生產(chǎn)數(shù)據(jù)抽油機(jī)型號CYJ312-4.8-70HB產(chǎn)液量/t/d50產(chǎn)油量/t/d44.689井底流壓/Mpa18油壓/Mpa1套壓/Mpa1.23.工藝設(shè)方慘數(shù)抽油機(jī)型號CYJ312-4.8-70HB泵徑

23、/m0.056沖程/m4.8沖次/min-15卜宗深度/m1697.14動液面深度/m1545.21產(chǎn)液量/t/d50產(chǎn)油量/t/d25.972泵效/%65.95柱塞沖程/m4.2泵充滿度/%82.28泵漏失系數(shù)/%98.78懸點取大載荷/kn40.87懸點最小載荷/kn37.49減速箱最大扭矩/kn.m10.44系統(tǒng)效率/%25.5地卸效率/%59.56井下效率/%42.83抽油桿徑/mm252219抽油桿長/m016970抽油桿頂部壓力最大、最小/MpaMax=107.56Min=98.6273.3防砂工藝設(shè)計題干：某疏松砂巖油藏，井深2000m，采用177.8mmg管射孔完井。油管內(nèi)徑

24、56mm日平均產(chǎn)液量50t/d,含水率為30%該井生產(chǎn)厚度為8.5m,其中隔層厚度 合計為5.5m,地層泥質(zhì)含量為11%該井生產(chǎn)過程中出砂嚴(yán)重，必須進(jìn)行防砂作 業(yè)，對井口沖出的地層砂進(jìn)行粒度分析。可得如表 3-7所示的數(shù)據(jù)。該井采取防沙工藝，請完成以下設(shè)計工作：(1)為該井選擇合適的防砂工藝并說明依據(jù)；(2)對選定的防砂工藝設(shè)計主要的施工參數(shù)，要求有詳細(xì)的設(shè)計分析步驟和依據(jù)；(3)編寫防砂方案優(yōu)化和施工參數(shù)的設(shè)計報告。表4-7某井井口沖出砂篩析數(shù)據(jù)粒徑/mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%累計質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%0.2850.0210.0210.2129.7099.730.17510.820.530.10718.2738

25、.80.05416.4255.220.032215.0670.280.02597.2477.520.010114.5892.10.0027.4499.54由題可知，該井出砂嚴(yán)重，不進(jìn)行防砂作業(yè)無法進(jìn)行進(jìn)一步的生產(chǎn)，因此， 選擇篩管礫石充填防砂的方法。工藝特點：(1)持砂效果好，有效期長；(2)適用范圍廣，適應(yīng)于出砂嚴(yán)重的井，細(xì)砂防砂井和高產(chǎn)井防砂；(3)管外擠壓充填有利于改善井底流動結(jié)構(gòu)；(4)成本相對較高。施工過程相對復(fù)雜。由井口沖出砂篩析數(shù)據(jù)表計算出相應(yīng)的累計質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得到地層砂半對數(shù)的 累計分布曲線，如圖3-1 :查圖 3-1 ,讀取 d25 0.1600, d40 0.1000, d50 0.0669 ,d75 0.0284, d90 0.0150(mm(1)(2)(3)5<=C<=10所以為不均勻砂。粒度中值d50 0.0669mm分選系數(shù)F一怎2.374 d75 0.0284均勻系數(shù)C3.3.3礫石尺寸選擇方法因為C>1.5,不滿足相應(yīng)模型。選擇sauder方法。確定礫石粒度中值：根據(jù)礫石粒徑工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇，標(biāo)