采油課程設(shè)計(jì)2012年

1、石油生產(chǎn)工程課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：類(lèi)：學(xué)號(hào)：中國(guó)石油大學(xué)(北京)2012年xx月xx日列表I .設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù).1二.具體設(shè)計(jì)和計(jì)算階段.2(2.1)根據(jù)測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算IPR曲線.2(2.2) wellbore多相管道流量計(jì)算. 4(2.3)懸掛點(diǎn)載荷和抽油桿設(shè)計(jì)計(jì)算.12(2.4)抽油機(jī)校核計(jì)算.17(2.5)泵效率計(jì)算.17(2.6)提升效率計(jì)算.20三.設(shè)計(jì)計(jì)算總結(jié)果表格.21四。課程設(shè)計(jì)摘要.22首先，給定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井深度：2000 9210=2920m套管內(nèi)徑：0.124m油層靜壓：2750/1001.2=35.04MPa油層溫度：90恒溫層溫度：16地面脫氣油粘度：30mPa.s油相對(duì)密

2、度：0.84氣體相對(duì)密度：0.76水相對(duì)密度：1.0油飽和壓力：10MPa含水量：0.4壓縮：0.5MPa液壓：1 MPa氣油比生產(chǎn)：50m3/m3產(chǎn)地(測(cè)試點(diǎn)):30t/d原始井底流壓(測(cè)試點(diǎn)):12Mpa抽油機(jī)型號(hào)：CYJ10353HB分配生產(chǎn)：50t/d泵直徑：44mm(生產(chǎn)低，泵直徑變更為56mm，38mm)筆劃：3m沖洗：6rpm柱塞和套筒徑向間隙：0.3mm沉沒(méi)壓力：3MPa馬達(dá)額定功率：37千瓦二、設(shè)計(jì)計(jì)算階段2.1油井流入動(dòng)態(tài)計(jì)算油井流入動(dòng)力學(xué)表明了油井產(chǎn)量與井底流動(dòng)壓力的關(guān)系，反映了底水為該井提供油的能力。在單個(gè)井中，IPR曲線表示油層的工作特性。因此，它是確定油井合理工作方

3、式的依據(jù)，也是分析油井動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)油井流入動(dòng)態(tài)計(jì)算是利用Petro bras方法Petro bras方法計(jì)算集成IPR曲線的本質(zhì)基于含水量的純油IPR曲線和水IPR曲線的加權(quán)平均值。計(jì)算測(cè)試地點(diǎn)的生產(chǎn)指數(shù)時(shí)的生產(chǎn)加權(quán)平均值。預(yù)測(cè)產(chǎn)量時(shí)流動(dòng)壓力引起的加權(quán)平均數(shù)。(1)液體指數(shù)計(jì)算、和飽和壓力和存儲(chǔ)壓力等測(cè)試點(diǎn)是已知的。=30/(35.04-12)=1.3/(d.Mpa)(2)特定生產(chǎn)下的流動(dòng)壓力Pwf=j()=1.3 x(35.04-10)=32.55t/d=32.55 1.3*10/1.8=39.77t/d-油IPR曲線的最大油產(chǎn)量。在0q到q=10 t/d的情況下，p=15.754ma同

4、樣，q=20 t/d，P=13.877 MpaQ=30 t/d，P=12.0 Mpa在Qq中，q=50 t/d由流動(dòng)壓力加權(quán)平均值導(dǎo)出。P=f 0.125(1-f)P-1=8.166Mpa同樣，q=60t/d，P=5.860 Mpa在Qq中，Q=71t/d，P=2.233 Mpa摘要井底流動(dòng)壓力與產(chǎn)量的關(guān)系列表如下。Pwf/Mpa15.74713.87312.010.08.1665.8602.233Q/(t/d)10203040.653506071油井流入的動(dòng)態(tài)曲線如下圖所示。圖1油井IPR曲線2.2井筒多相流動(dòng)計(jì)算井筒多相流動(dòng)壓力梯度方程Wellbore多相管道流的壓力梯度包括克服重力所需的

5、壓力勢(shì)能、加速度引起的流體增加動(dòng)能以及管路上的流體摩擦損失。數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：gsin v/d*是多相混合物的密度。v是多相混合物的流速。f是多相混合物的摩擦阻力系數(shù)。d是管道直徑。p是壓力。h是深度。g是重力加速度。是傾角的余角。井筒多相管道流量計(jì)算包括兩部分：(1)從井到泵入口向上計(jì)算。(2)油管從井到泵出口向下計(jì)算。1)底部向上計(jì)算到泵入口，泵深度Lp計(jì)算。使用深度增量迭代方法首先估計(jì)迭代深度。此設(shè)計(jì)使用重復(fù)一次的方法，以減少工作量。計(jì)算井筒多相管道流時(shí)，首先計(jì)算井筒溫度場(chǎng)、流體物理參數(shù)，然后使用Orkiszewski方法確定流型，執(zhí)行壓力梯度計(jì)算，最后計(jì)算深度增加和底泵深度Lp。以深度增

6、量重復(fù)的步驟：假設(shè)井底流壓為12Mpa，壓力減小為0.2mpa估計(jì)其深度增量=40米，即深度為1960米。井溫關(guān)系可以計(jì)算89.96 的井溫。平均壓力和溫度：=(90 89.96)/2=89.98。平均壓力=11.9 Mpa。按平均壓力和平均溫度計(jì)算的流體的物理參數(shù)是溶解油-氣體比率r=71.31。原油體積系數(shù)B=1.25原油密度p=739.00油水混合物的密度P=843.40；死油粘度=6.537 * 10；活性油粘度=3.318 * 10；水的粘度=3.263 * 10；液體的粘度=3.296 * 10；天然氣的壓縮系數(shù)z=0.9567天然氣密度90.70。上述單位是世界單位。流動(dòng)模式由上

7、述流體物性參數(shù)確定。不同流類(lèi)型下的總和計(jì)算方法不同，因此，要實(shí)現(xiàn)此目的，必須首先在計(jì)算中確定流樣式。此方法的四種流類(lèi)型的拆分限制見(jiàn)表1。表1流動(dòng)模式限制流類(lèi)型邊界限制泡沫類(lèi)分段塞流越過(guò)渡船霧流動(dòng)其中=1.071-0.7277和0.13(對(duì)于0.13，=0.13)；=50 36；=75 84()。該段的壓力大于飽和壓力的值，因此該段的流型是純流。計(jì)算該段的壓力梯度。壓力梯度計(jì)算公式：=843.40；=計(jì)算該段的管道長(zhǎng)度(深度差值)。比較一步計(jì)算和步估計(jì)。如果差異超過(guò)允許范圍，則使用新值作為估計(jì)值，重復(fù) 計(jì)算，使計(jì)算和估計(jì)值之間的差異在允許范圍內(nèi)。此過(guò)程僅重復(fù)一次。2)向上和向下計(jì)算到泵出口，以計(jì)

8、算泵出口壓力PZ。壓力增量迭代方法首先用于估算迭代壓力。同樣，也可以只重復(fù)一次以減少工作量。計(jì)算井筒多相管道流時(shí)，首先計(jì)算井筒溫度場(chǎng)、流體物理參數(shù)，然后使用Orkiszewski方法確定流型，執(zhí)行壓力梯度計(jì)算，然后計(jì)算壓力增量和泵出風(fēng)口壓力PZ。以壓力增量重復(fù)的步驟知道所有點(diǎn)(地板或頂部)的壓力，然后選擇適當(dāng)?shù)纳疃乳g隙(管道可以分為n段)。估計(jì)與計(jì)算間隔相對(duì)應(yīng)的壓力增加。計(jì)算部分的總和和流體特性參數(shù)。壓力梯度計(jì)算相應(yīng)的壓力增量計(jì)算比較壓力增加的估計(jì)值和計(jì)算值，如果兩者之間的差異不在允許范圍內(nèi)，則將計(jì)算值用作新的估計(jì)值，并重復(fù)步驟 ，使兩者之間的差異在允許范圍內(nèi)。計(jì)算與段落底部相對(duì)應(yīng)的深度和壓力

9、在開(kāi)始?jí)毫ο轮貜?fù)步驟 ，直到每個(gè)段的累積深度等于或大于管道長(zhǎng)度，計(jì)算下一段的深度和壓力。1.5.3氣液兩相垂直管流計(jì)算的Orkiszewski方法采用Orkiszewski方法設(shè)計(jì)井筒多相流動(dòng)計(jì)算。Orkiszewski方法建議的四種流類(lèi)型為氣泡流、分段塞流、過(guò)渡流和環(huán)形霧流。如圖1所示。處理過(guò)渡流圖案時(shí)使用插值方法。計(jì)算漿液壓力梯度時(shí)，必須考慮氣體相對(duì)液體分布關(guān)系。給出了各流動(dòng)類(lèi)型的存儲(chǔ)容量和摩擦損失計(jì)算方法。圖1氣液混合物流動(dòng)類(lèi)型(Orkiszewski)1.壓降公式和流動(dòng)類(lèi)型分隔限制正如前面的垂直管道流動(dòng)能量方程所示，壓降是摩擦能量損失、勢(shì)能變化和動(dòng)能變化的總和?？梢灾苯釉跇邮?2-36

10、)中創(chuàng)建多個(gè)垂直管道流的壓力降公式。(26)樣式-壓力，pa；-摩擦損失梯度，pa/m；-深度，m；-重力加速度，m/S2；-混合物密度，kg/m3；-混合物速度m/s動(dòng)能項(xiàng)目只有在霧流情況下才有明顯的意義。發(fā)生霧流時(shí)，氣體體積流比液體體積流大得多。根據(jù)氣體定律，動(dòng)能變化可以表示為：(27)中-管道循環(huán)橫截面積，m2；-流體的總質(zhì)量流量，kg/s；-氣體體積流量，m3/s可以將格式(27)替換為格式(26)，清理后，可以使用：(28)型式-管段壓降計(jì)算，pa；-計(jì)算管路段的深度差異，m；-計(jì)算管路段的平均壓力，Pa。每個(gè)流類(lèi)型的總和計(jì)算方法不同，下面對(duì)每個(gè)流類(lèi)型進(jìn)行了說(shuō)明。(1)氣泡流動(dòng)平均密

11、度中-氣存儲(chǔ)容量比率(氣體含量)，計(jì)算管段的氣體體積與管段體積之比；-計(jì)算管段液體體積與管段體積之比的液體存儲(chǔ)容量比率(保留率；-氣體、液體和混合物的密度，kg/m3。氣象存儲(chǔ)容量是通過(guò)滑動(dòng)速度計(jì)算的?；瑒?dòng)速度定義為氣象流速和液體流速之間的差異?？山鉀Q：中-滑速度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，m/s；，-氣相和液體的表面流速，m/s通過(guò)液體計(jì)算氣泡摩擦損失梯度：中摩擦阻力；-液體實(shí)際流速，m/s摩擦阻力系數(shù)根據(jù)管道壁的相對(duì)粗糙度和液體雷諾數(shù)確定圖2。液體雷諾數(shù)：中液體粘度、油、水混合物未乳化時(shí)，建議體積加權(quán)平均值，Pa.s。圖2(2)漿液混合物的平均密度(34)中液分布系數(shù)；-滑動(dòng)速度，m/s滑動(dòng)速度可以使

12、用Griffith和Wallis建議的公式計(jì)算。(35)(3)過(guò)渡流過(guò)渡流的混合物平均密度和摩擦梯度首先由分段塞流和霧流分別計(jì)算，然后使用插值方法確定其值。(36)(37)按樣式的、和、分段塞和霧流計(jì)算的混合物密度和摩擦漸變。(4)霧流霧流混合物密度計(jì)算公式與氣泡流相同。因?yàn)闆](méi)有霧流的氣液相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，所以滑動(dòng)速度接近霧，基本上不滑動(dòng)。所以(38)摩擦梯度是連續(xù)的氣象，即(39)中-氣體表觀流速，m/s霧流摩擦系數(shù)可在圖2中確定，具體取決于氣體雷諾數(shù)和液膜的相對(duì)粗糙度。使用其他流類(lèi)型計(jì)算壓力斜度的步驟與前面介紹的摩擦損失系數(shù)方法基本相同，不同之處在于在計(jì)算混合密度和摩擦之前，必須根據(jù)流類(lèi)型限制確定流類(lèi)型。圖3是Orkiszewski方法的計(jì)算流程圖。圖3 Orkiszewski方法計(jì)算流框圖2.3懸點(diǎn)載荷和抽油桿的設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)抽油桿設(shè)計(jì)的一般方法，請(qǐng)參閱采油工程設(shè)計(jì)與原理。設(shè)計(jì)方法更復(fù)雜的原因之一是桿柱的最大、最小荷載和桿長(zhǎng)度不是線性關(guān)系。例如，在考慮抽油桿彈性時(shí)，懸掛點(diǎn)載荷、桿柱摩擦?xí)r，懸掛點(diǎn)載荷公式和桿長(zhǎng)度不是線性關(guān)系。第二是因?yàn)闂U、管環(huán)空氣壓力分布取決于桿直徑，而桿柱設(shè)計(jì)為使用桿、管環(huán)空氣壓力分布。由于綜合課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，這里提供了簡(jiǎn)化柱設(shè)計(jì)的方法。如果暫時(shí)指定了桿、管環(huán)的壓力分布，而不管油水兩相、摩擦?xí)r的壓力分布，桿柱的最大和最小載荷公式使用以下與桿增