采油工程課程設(shè)計(jì)(1)(參考版)
2025-06-11 10:35本頁面
【正文】 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） 。 D—— 泵徑， m； μ—— 液體動(dòng)力粘度； Pa 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。 SR —— 泵內(nèi)溶解氣油比， m3(標(biāo) )/m3。 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。 1） 理論排量計(jì)算 SNfQ pt 1440? （ 52） 式中： Qt—— 泵的理論產(chǎn)量， m3/d。 Qt—— 理論產(chǎn)量， m3/d。 （ 2） 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算， 143881000 m ax 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。 minP —— 懸點(diǎn)最小載荷， N。 m。 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) 22 （ 19mm）。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。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。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。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)。 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。 fw—— 體積含水率，小數(shù)； 應(yīng)力范圍比 pL 計(jì)算公式： m inm inm a x ?? ?? ??? al lPL （ 46） frP maxmax ?? frP minmin ?? （ 47） 21 抽油桿柱的許用最大應(yīng)力的計(jì)算公式： SFTal l m in)56 4( ?? ?? 式中： all? —— 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。 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 in 1790 （ 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＝ 106Pa。它是針對(duì)液體粘度較低、 直井、游梁抽油機(jī)的桿柱載荷公式。 由于綜合課程設(shè)計(jì)時(shí)間較少，所以這里提供一種簡(jiǎn)化桿柱設(shè)計(jì)方法。例如在考慮抽油桿彈性時(shí)的懸點(diǎn)載荷、在考慮桿柱摩擦?xí)r的懸點(diǎn)載荷公式與桿長(zhǎng)不是線性關(guān)系。 19 以井口油壓或井底流壓為起點(diǎn)，選擇合適的壓力間隔 P? ，假設(shè) h?計(jì)算平均 P 和 T ，并求得在此 P 和 T 下的流體性質(zhì)參數(shù)和流動(dòng)參數(shù)，以及相應(yīng)的流動(dòng)型態(tài)界限 LB、 Lg和 LM確定流動(dòng)型態(tài)霧流計(jì)算氣相存容比、平均密度及摩擦梯度過渡流分別按段塞流和霧流計(jì)算平均密度及摩擦梯度，并進(jìn)行內(nèi)插段塞流計(jì)算滑脫速度、液體分布系數(shù)、平均密度和摩擦梯度泡流計(jì)算氣相存容比、平均密度和摩擦梯度計(jì)算并比較h?，重復(fù)上述計(jì)算使h?的計(jì)算值與假設(shè)值相等或在允許的誤差范圍內(nèi)重復(fù)上述步驟，直到 ?? h的等于或大于油層深度為止 圖 3 Orkiszewski 方法計(jì)算流程框圖 1． 6 抽油桿柱設(shè)計(jì) 抽油 桿柱設(shè)計(jì)的一般方法見《采油工程設(shè)計(jì)與原理》。 按不同流動(dòng)型態(tài)計(jì)算壓力梯度的步驟與前面介紹的用摩擦損失系數(shù)法基本相同，只是在計(jì)算混合物密度及摩擦之前需要根據(jù)流動(dòng)型態(tài)界限確定其流動(dòng)型態(tài)。所以 gLgg qqqH ?? (38) 摩擦梯度則按連續(xù)的氣相進(jìn)行計(jì)算，即 Dvf sggf 2 2??? (39) 式中 sgv — 氣體表觀流速， pgsg Aqv /? ， m/s。 MiSM sgSLSM gMm LL LvLL vL ????????? (36) MiSM ggSLSM gMt LL LvLL vL ????????? (37) 式中的 SL? 、 SL? 及 Mi? 、 Mi? 為分別按段塞流和霧流計(jì)算的混合物密度及摩擦梯度。 (2)段塞流混合物平均密度 Lpst psLtm Avq AvW ????????
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