【正文】 ? ??? allPL （ 46） frP maxmax ?? frP minmin ?? （ 47） 18 抽油桿柱的許用最大應(yīng)力的計(jì)算公式： SFTal l m in )4( ?? ?? 式中： al? —— 抽油桿許用最大應(yīng)力， Pa； T—— 抽油桿最小抗張強(qiáng)度，對(duì) C 級(jí)桿， T=*108Pa,對(duì) D 級(jí)桿 T=*108Pa。有應(yīng)力范圍比的計(jì)算公 式即給定的應(yīng)力范圍比（ [pL ]＝ ）計(jì)算第一級(jí)桿長(zhǎng) L1，若 L1 大于等于泵深 L，則抽油桿為單級(jí)桿，桿長(zhǎng)為 L，并計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力范圍比，若 L1 小于泵深 L,則由應(yīng)力范圍比的計(jì)算公式及給定的應(yīng)力范圍比計(jì)算第二級(jí)桿長(zhǎng) L2，若 L2 大于等于（ LL1） ,則第二級(jí)桿長(zhǎng)為L(zhǎng)2，并計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力范圍比，若 L2 小于（ LL1） ,則同理進(jìn)行設(shè)計(jì)。若采用等強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，則需降低 [pL ]重新設(shè)計(jì)桿的長(zhǎng)度。 為了減小計(jì)算工作量，在本次課程設(shè)計(jì)中桿柱設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化處理，采用單級(jí)桿設(shè)計(jì) 19 （ 19mm）。 minP —— 懸點(diǎn)最小載荷， N。 Qt—— 理論產(chǎn)量， m3/d。 pflpinZl gfLfPPW ?????? ?)( （ 55） PZ—— 泵排出口壓力， Pa； Pin—— 泵內(nèi)壓力， Pa；當(dāng)液體粘度較低時(shí)，可忽略泵吸入口壓力，故 Pin≈PN； PN—— 泵的沉沒(méi)壓力， Pa； fp、 fr、 ft—— 活塞、抽油桿及油管金屬截面積， m2； L—— 抽油桿柱總長(zhǎng)度， m； ρl—— 液體密度， kg/m3。 Wf —— 體積含水率 ,小數(shù)； 0P —— 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的絕對(duì)壓力； P0=105Pa。 S—— 沖程， m； N—— 沖次， rpm； 1． 9 舉升效率計(jì)算 光桿功率： P 光 = ?rW SN/60 （ 60） 水力功率： P 水力 ＝ Q 實(shí)際 （ PZ— PN） / （ 61） 井下效率： η 井下 ＝ P 光 / P 水力 （ 62） 地面效率： η地 ＝ P 光 / P 電機(jī) （ 63） 系統(tǒng)效率： η 總 ＝ P 地 / P 井下 （ 64） )( NZpL PPfW ??? （ 65） 23 2．給定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 井深： 2020m 套管內(nèi)徑： 油層靜壓： 18— 班內(nèi)排序?qū)W號(hào)班級(jí) /180 MPa 油層溫度： 90℃ 恒溫層溫度： 16℃ 地面脫氣油粘度： 油相對(duì)密度： 氣相對(duì)密度： 水相對(duì)密度： 油飽和壓力： 10MPa 含水率： 套壓： 油壓： 1MPa 生產(chǎn)氣油比： 50m3/m3 原產(chǎn)液量 (測(cè)試點(diǎn) )： 30t/d 原井底流壓 (測(cè)試點(diǎn) )： 12MPa（根據(jù)測(cè)試液面計(jì)算得到） 抽油機(jī)型號(hào)： CYJ10353HB 配產(chǎn)量： 50t/d 泵徑： 44mm(如果產(chǎn)量低，而泵徑改為 56mm， 38mm) 沖程： 3m 沖次； 6rpm 沉沒(méi)壓力： 3MPa 電機(jī)額定功率： 37kw 寫(xiě)出計(jì)算步驟及結(jié)果 （不允許 計(jì)算機(jī) 打印 報(bào)告，一律手寫(xiě) ） 。設(shè)計(jì)計(jì)算步驟占 60%,設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果占 40%。采用深度增量迭代方法，首先估算迭代深度。采用壓力增量迭代方法，首先估算迭代 壓力。 （ 4） 抽油機(jī)校核計(jì)算 （ 10 分） 主要包括最大扭矩計(jì)算、需要電機(jī)功率計(jì)算。 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)結(jié)果 班級(jí) 配產(chǎn)量 班級(jí)內(nèi)序號(hào) 采油指數(shù) 井深 15001800 井底流壓 靜壓 梯度 下泵深度 地溫梯 度 泵排出口壓力 恒溫層溫度 15 含水率 懸點(diǎn)最大載荷 套壓 懸點(diǎn)最小載荷 油壓 液柱載荷 生產(chǎn)氣油比 5080 泵效 抽油機(jī)型號(hào) 最大扭矩 泵徑 44/57 光桿功率 沖程 3/沖次 系統(tǒng)效率 地面原油脫氣 比重 ： 天然氣壓縮因子 ： 天然氣黏度 ： 飽和壓力 =8 如果計(jì)算出來(lái)的溶解油氣比大于生產(chǎn)油氣比，則等于生產(chǎn)油氣比 測(cè)試點(diǎn)產(chǎn)量： 60 測(cè)試點(diǎn)流壓： 8。 （ 6） 舉升效率計(jì)算 （ 15分） 25 主要包括液柱載荷、光桿功率、水力功率、地面效率、井下效率及系統(tǒng)總效率的計(jì)算。計(jì)算井筒多相管流時(shí)，首先計(jì)算井筒溫度場(chǎng)、流體物性參數(shù)，然后利用 Orkiszewski 方法判斷流型，進(jìn)行壓力梯度計(jì)算，最后計(jì)算出壓力增量和 泵排出口壓力 PZ。計(jì)算井筒多相管流時(shí)，首先計(jì)算井筒溫度場(chǎng)、流體物性參數(shù)，然后利用 Orkiszewski 方法判斷流型，進(jìn)行壓力梯度計(jì)算，最后計(jì)算出深度增量和 下泵深度 Lp。 （ 2） 井筒多相管流計(jì)算 （ 40 分） 井筒多相管流計(jì)算包括兩部分：（ 1）由井底向上計(jì)算至泵入口處，（ 20 分）；（ 2）油管內(nèi)由井口向下計(jì)算至泵出口處，（ 20 分）。要求統(tǒng)一用 A4 紙左裝訂，有封面，寫(xiě)上課程名稱、姓名、班級(jí)、學(xué)號(hào)、完成日期。 D—— 泵徑， m； μ—— 液體動(dòng)力粘度； Pa SR —— 泵內(nèi)溶解氣油比， m3(標(biāo) )/m3。 1） 理論排量計(jì)算 SNfQ pt 1440? （ 52） 式中： Qt—— 泵的理論產(chǎn)量， m3/d。 2）電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算， 143881000 max nMN t ?? （ 49） 式中： Nt—— 需要的電動(dòng)機(jī)功率， W； n—— 沖數(shù)， rpm； 如果計(jì)算的最大扭矩超過(guò)抽油機(jī)所配減速箱允許的最大扭矩或計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率超過(guò)電動(dòng)機(jī)額定功率則需改變抽油參數(shù)（ fp， s， N 及 L）重行進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 m。若泵徑大于或等于70mm，則油管全用 3? （內(nèi)徑 89mm），原因是作業(yè)時(shí)大柱塞不能下如小直徑油管中；若采用 25mm抽油桿，則相應(yīng)油管直徑應(yīng)用 3? ，原因是 25mm抽油桿節(jié)箍為 55mm，與 62mm油管間隙太小。在設(shè)計(jì)中若桿徑小于或等于 25mm并滿足強(qiáng)度要求，則桿柱設(shè)計(jì)結(jié)束。 表 2 抽油桿的使用系數(shù) 使用介質(zhì) API D 級(jí)桿 API C 級(jí)桿 無(wú)腐蝕性 礦化水 含硫化氫 若抽油桿的應(yīng)力范圍比小于 [pL ]則認(rèn)為抽油桿滿足強(qiáng)度要求，此時(shí)桿組長(zhǎng)度可根據(jù)[pL ]直接推導(dǎo)出桿柱長(zhǎng)度的顯示公式。 S—— 光桿沖程 ， m； fP—— 活塞截面積， m2； g—— 重力加速度， m/s2； ?? ?? ??? ij rjij rj WSNWP 121m i n 1 7 9 0 （ 43） )( 11111 ???? ????? ??? jrrjij jij rjij rj ffPWW （ 44） 式中：令 fr0=0 Pj—— 第 j 級(jí)抽油桿底部斷面處壓力 ,Pa： )(])1([10 ?????????jt ttj LLgffPP ?? （ 45） Pt—— 井口壓力，可取 Pt＝ 106