【正文】 密度和摩擦梯度泡流計算氣相存容比、平均密度和摩擦梯度計算并比較h?，重復上述計算使h?的計算值與假設值相等或在允許的誤差范圍內(nèi)重復上述步驟，直到 ?? h的等于或大于油層深度為止 圖 3 Orkiszewski 方法計算流程框圖 1． 6 抽油桿柱設計 抽油桿柱設計的一般方法見《采油工程設計與原理》。之所以設計方法較復雜，原因之一是因為桿柱的最大、最小載荷與桿長不是線性關系。例如在考慮抽油桿彈性時的懸點載荷、在考慮桿柱摩擦時的懸點載荷公式與桿長不是線性關系。原因之二是因為桿、管環(huán)空中的壓力分布取決于桿徑，而桿柱的設計有用到桿、管環(huán)空中的壓力分布。 由于綜合課程設計時間較少，所以這里提供一種簡化桿柱設計方法。暫將桿、管環(huán)空中的壓力分布給定（按油水兩 相、不考慮摩擦時的壓力分布），桿柱的最大、最小載荷公式采用與桿長成線性關系的下面公式。它是針對液體粘度較低、直井、游梁抽油機的桿柱載荷公式。 懸點最大、最小載荷的計算公式： )17901)((21m a xSNWWP Lij rj ???? ?? （ 40） 17 gLqWrjij rjij rj ?? ?? ? 11 （ 41） )( NZpL PPfW ??? （ 42） 式中： irq —— 第 i級桿每米桿在空氣中的質(zhì)量， Kg/m riL —— 第 i級桿桿長， m； i —— 抽油桿級數(shù)，從下向上計數(shù)； PZ—— 泵排出口壓力， Pa； PN—— 泵的沉沒壓力， Pa； N—— 沖次， rpm。 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。 ρ0—— 地面油密度， kg/m3。 fw—— 體積含水率，小數(shù)； 應力范圍比 pL 計算公式： m inm inm ax ?? ?? ??? allPL （ 46） frP maxmax ?? frP minmin ?? （ 47） 18 抽油桿柱的許用最大應力的計算公式： SFTal l m in )4( ?? ?? 式中： al? —— 抽油桿許用最大應力， Pa； T—— 抽油桿最小抗張強度，對 C 級桿， T=*108Pa,對 D 級桿 T=*108Pa。 min? —— 抽油桿最小應力， Pa； SF —— 使用系數(shù)，考慮到流體腐蝕性等因素而附加的系數(shù)（小于或等于 ），使用時可考表 2 來 選值。 表 2 抽油桿的使用系數(shù) 使用介質(zhì) API D 級桿 API C 級桿 無腐蝕性 礦化水 含硫化氫 若抽油桿的應力范圍比小于 [pL ]則認為抽油桿滿足強度要求，此時桿組長度可根據(jù)[pL ]直接推導出桿柱長度的顯示公式。 對于液體粘度低的油井可不考慮采用加重桿，抽油桿自下而上依次增粗，所以應先給定最小桿徑（ 19mm）然后自下而上依次設計。有應力范圍比的計算公 式即給定的應力范圍比（ [pL ]＝ ）計算第一級桿長 L1，若 L1 大于等于泵深 L，則抽油桿為單級桿，桿長為 L，并計算相應的應力范圍比，若 L1 小于泵深 L,則由應力范圍比的計算公式及給定的應力范圍比計算第二級桿長 L2，若 L2 大于等于（ LL1） ,則第二級桿長為L2，并計算相應的應力范圍比，若 L2 小于（ LL1） ,則同理進行設計。在設計中若桿徑為 25mm 仍不能滿足強度要求，則需改變抽汲參數(shù)。在設計中若桿徑小于或等于 25mm并滿足強度要求，則桿柱設計結(jié)束。此為桿柱非等強度 設計方法。若采用等強度設計方法，則需降低 [pL ]重新設計桿的長度。 在設計抽油桿的過程中油管直徑一般取 ?212 （內(nèi)徑 62mm）。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)時大柱塞不能下如小直徑油管中；若采用 25mm抽油桿，則相應油管直徑應用 3? ，原因是 25mm抽油桿節(jié)箍為 55mm，與 62mm油管間隙太小。當采用多級桿時 3? 油管長度比 25mm桿長多 10m。 為了減小計算工作量，在本次課程設計中桿柱設計簡化處理，采用單級桿設計 19 （ 19mm）。 1． 7 抽油機校核 1）最大扭矩計算公式 m i n )(2 0 8 0 0 m a xm a x PPSSM ??? （ 48） 式中： maxM —— 最大扭矩， N m。 maxP —— 懸點最大載荷， N。 minP —— 懸點最小載荷， N。 S—— 沖程， m。 2）電動機功率計算， 143881000 max nMN t ?? （ 49） 式中： Nt—— 需要的電動機功率， W； n—— 沖數(shù)， rpm； 如果計算的最大扭矩超過抽油機所配減速箱允許的最大扭矩或計算電動機功率超過電動機額定功率則需改變抽油參數(shù)（ fp， s， N 及 L）重行進行設計計算。 1． 8 泵效計算 （ 1）泵效及其影響因素 在抽油井生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)量 Q 一般都比 理論產(chǎn)量 Qt 要低，兩者的比值叫泵效，η表示， t?? （ 50） （ 2）產(chǎn)量計算 根據(jù)影響泵效的三方面的因素，實際產(chǎn)量的計算公式為 ll e a klPt BqBSS ???? ? （ 51） 式中： Q—— 實際產(chǎn)量， m3/d。 Qt—— 理論產(chǎn)量， m3/d。 Sp—— 柱塞沖程， m； S—— 光桿沖程， m； 20 SSp —— 抽油桿柱和油管柱彈性伸縮引起沖程損失系數(shù)； Bl—— 泵內(nèi)液體的體積系數(shù)； β —— 泵的充滿系數(shù)； qleak—— 檢泵初期的漏失量， m3/d。 1） 理論排量計算 SNfQ pt 1440? （ 52） 式中： Qt—— 泵的理論產(chǎn)量， m3/d。 2） 沖程損失系數(shù) SSp 的計算 根據(jù)靜載荷和慣性載荷對光桿沖程的影響計算 當油管未錨定時； )()21( 3322112trrrlP fLfLfLfLEWuSS ??????? （ 53） 當油管錨定時： )()21( 3322112rrrlP fLfLfLEWuS