【正文】 ffPP ?? （ 45） Pt—— 井口壓力，可取 Pt＝ 106Pa。它是針對液體粘度較低、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)載荷公式與桿長不是線性關(guān)系。 16 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 ???????? (34) 式中 ? — 液體分布系數(shù)； sv — 滑脫速度， m/s。 14 摩擦阻力系數(shù) f 可根據(jù)管壁相對粗造度 D/? 和液相雷諾數(shù) ReN 查圖 2。 )1(1 gp gtgp ggsLgsgs HA qqHA qHvHvv ??????? (30) 可解出 gH ： Hg?psgpstpst Av qAv qAv q 4)1(1[21 2 ???? (31) 式中 sv — 滑脫速度，由實(shí)驗(yàn)確定， m/s； sgv 、 sLv — 氣相和液相的表觀流速， m/s。 氣相存容比由滑脫速度 sV 來計(jì)算。 由于不同流動(dòng)型態(tài)下各種參數(shù)的計(jì)算方法不同，下面按流型分別介紹。 表 1 流型界限 流動(dòng)型態(tài) 界 限 泡 流 Btg Lqq? 段 塞 流 SgBtg LvLqq ?? , 過 渡 流 SgM LvL ?? 霧 流 Mg Lv? 13 不同流動(dòng)型態(tài)下的m?和f?的計(jì)算方法不同，為此，計(jì)算中首先要判斷流動(dòng)形態(tài)。根據(jù)氣體定律，動(dòng)能變化可表示為： dpPA qWdvv p gtmmm 2??? (27) 式中 pA — 管子流通截面積， m2； tW — 流體總質(zhì)量流量， kg/s； gq — 氣體體積流量， m3/s。 動(dòng)能項(xiàng)只是在霧流情況下才有明顯的意義。 圖 1 氣液混合物流動(dòng)型態(tài) (Orkiszewski) 由前面垂直管流能量方程可知，其壓力降是摩擦能量損失、勢能變化和動(dòng)能變化之和。在計(jì)算段塞流壓力梯度時(shí)要考慮氣相與液體的分布關(guān)系。如圖 1 所示。 計(jì)算氣 液兩相垂直管流的 Orkiszewski 方法 本設(shè)計(jì)井筒多 相流計(jì)算采用 Orkiszewski 方法。 為了簡化計(jì)算，通常對各段選取同樣的增量間隔。 ④計(jì)算該段壓力梯度odhdP?????? ⑤計(jì)算對應(yīng)于 h? 的壓力增量oi dhdPhP ????????? ⑥比較壓力增量的估計(jì)量 P? 與計(jì)算值 iP? ，若二者之差不在允許范圍內(nèi)，則 11 以計(jì)算值作為新的估計(jì)值，重復(fù)第②～⑤步，使兩者之差在允許范圍o?之內(nèi)為止。 ②估計(jì)一個(gè)對應(yīng)于計(jì)算間隔 h? 的壓力增 量 P? 。 ⑦計(jì)算該段下端對應(yīng)的深度 iL 及壓力 iP ?? ??ij ji hL 1 PiPP oi ??? i=1,2,3,? n ⑧以 iL 處的壓力為起點(diǎn)，重復(fù)②～⑦步，計(jì)算下一段的深度 1?iL 和壓力 1?iP ，直到各段的累加深度等于或大于管長 ( LLn? )時(shí)為止。 ⑤計(jì)算對應(yīng)于 P? 的該段管長 (深度差 ) 計(jì)h? 。 ③計(jì)算出該管段的平均溫度 T 及平均壓力 P ，并確定在該 T 和 P 下的全部流體性質(zhì)參數(shù) (溶解氣油比 gR 、 原油體積系數(shù) oB 和粘度 o? 、 氣體密度 g? 和粘度 g? ，混合物粘度 m? 及表面張力 ? ?等 )。一般選 ??P ～ ，具體要根據(jù)流體流量 (油井的氣、 10 液產(chǎn)量 )、管長 (井深 )及流體性質(zhì)來定。有兩種不同的迭代途徑：按深度增量迭代和按壓力增量迭代。然而，這些參數(shù)又是壓力和溫度的函數(shù)，壓力卻又是計(jì)算中需要求得的未知數(shù)。由于多相管流中每相流體影響流動(dòng)的物理參數(shù) (密度、粘度等 )及混合物密度和流速都隨壓力和溫度而變，沿程壓力梯度并不是常數(shù)。 1． 5 井筒多相流計(jì)算 井筒多相流壓力梯度方程 井筒 多相管流的壓力梯度包括：因舉高液體而克服重力所需的壓力勢能、流體因加速而增加的動(dòng)能和流體沿管路的摩 阻損失，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下： 2s in 2mmmmmmm vdfdhdvvgdhdp ???? ??? (25) 式中 m? 為多相混合物的密度； mv 為多相混合物的流速； mf 為多相混合物流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力系數(shù)； d為管徑； p為壓力； h為深度； g為重力加速度； ? 為井斜角的余角。 2）水的黏度 2 5 21. 00 3 1. 47 9 10 ( 32 1. 8 ) 1. 98 2 10 ( 32 1. 8 )1000 ttw e???? ? ? ? ? ? ?? （ 21） 式中， w? — 水的黏度， sPa? 3）液體的黏度 (1 )l o w w wff? ? ?? ? ? ? ? （ 7）油、天然氣的表面張力 71. 01 5 10[ 42 .4 0. 04 7 ( 1. 8 32 ) 0. 26 7 ( ) ]1000 PAPIog t y e????? ? ? ?? （ 22） 式中， og? — 油、氣的表面張力， mN ； （ 8）水、天然氣的表面張力 ( 23 . 33 ) 13 7. 78 ( 13 7. 78 )24 8 1. 8{ [ ] }206wg t? ? ? ??? ? ? （ 23） 其中 ， 100 076 7106 2 5 7 )(pe ??? ??? 8 1000 7)( p?????? 式中， wg? — 溫度為