有桿泵抽油設(shè)備選擇

有桿泵抽油設(shè)備選擇第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日前言

應(yīng)用有桿泵抽油設(shè)備進(jìn)行石油開采時，必須正確選擇抽油機－抽油桿－深井泵的合理組合及抽汲參數(shù)，使設(shè)備的抽汲能力與油層供液能力以及油井生產(chǎn)條件相適應(yīng)。在不破壞油層結(jié)構(gòu)的前提下，既能充分發(fā)揮油層的生產(chǎn)潛力，又能充分發(fā)揮設(shè)備的抽汲能力。

常用的選擇方法有圖表選擇法和計算選擇法兩種。

需要準(zhǔn)備的用具有：油井有關(guān)資料、計算器、筆、直尺等。第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日一、圖表法選擇

圖表選擇法是一種利用抽油機的臨界特性圖、桿管表和油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，綜合選用抽汲參數(shù)和設(shè)備的方法。

第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日臨界特性圖橫坐標(biāo)為下泵深度縱坐標(biāo)為泵的實際排量，即油井產(chǎn)量粗折線表示某種型號抽油機和一定的抽油桿柱組合、泵徑相配合使用時的最大使用范圍圓圈內(nèi)的數(shù)字表示泵徑、單位為毫米橫虛線標(biāo)志著每種泵與某種型號抽油機相配合的最大排量線第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日一、圖表法選擇

例題：某井產(chǎn)液量為33m3/d，下泵深度992m，為該井選擇游梁抽油機－泵裝置并確定合理的抽汲參數(shù)。第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日選擇步驟（1）選擇抽油機型號和泵徑第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日（1）選擇抽油機型號和泵徑在抽油機臨界特性圖中橫坐標(biāo)992m處向上引垂線，再從縱坐標(biāo)33m3/d處向右引水平線，由兩線交點所在區(qū)域選出抽油機型號為CYJ4－1.5－9，泵徑為51mm，查抽油機技術(shù)規(guī)范，知無此型號，則選CYJ5－1.8－13型抽油機，選57mm泵。

第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日選擇步驟（1）選擇抽油機型號和泵徑（2）選擇級次桿柱、油管尺寸第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日桿管表（2）選擇級次桿柱、油管尺寸

需要利用桿管表來選擇，桿管表即新系列標(biāo)準(zhǔn)游梁式抽油機－泵裝置所用抽油桿和油管尺寸查用表。由所選CYJ5－1.8－13與57mm泵查得抽油桿柱為7/8″（22mm）×3/4″（19mm）（0.36×0.64）組合的二級抽油桿柱:一級為7/8″（22mm）長357m，二級為3/4″（19mm）長635m，2?

″油管

第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日選擇步驟（1）選擇抽油機型號和泵徑（2）選擇級次桿柱、油管尺寸（3）選擇抽汲參數(shù)第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日（3）選擇抽汲參數(shù)確定最大排量。自33m3/d，992m交點向上延伸，與CYJ5－1.8－13，57mm泵徑的最大排量線交于一點，自該點向左做水平線與縱坐標(biāo)交點于53m3/d，即為CYJ5－1.8－13抽油機在最大沖程、最大沖數(shù)時用57mm泵抽汲時的最大排量。Qmax＝KSmaxNmax＝53m3/dQ＝KSN＝33m3/d根據(jù)所選抽油機型號，取S＝Smax，Nmax＝12次/分則N/Nmax＝33/53（1）得出：N＝7.5次/分式中：Qmax——最大理論排量，m3/d；Q——實際排量，m3/d；K——排量系數(shù)；Smax——抽油機最大沖程，m；Nmax——抽油機最大沖數(shù)，次/分；S——抽油機實際沖程，m；N——抽油機實際沖數(shù)。根據(jù)CYJ5－1.8－13技術(shù)規(guī)范，選實際沖數(shù)9次/分。第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日二、計算法選擇例題：某井油層中部深度1800m，目前油層壓力為12MPa，油井含水為20％，原油相對密度0.9，在既不破壞地層結(jié)構(gòu)又能充分發(fā)揮地層能量的前提下，計劃產(chǎn)油量為40t/d，生產(chǎn)壓差2MPa。五年后若油層壓力下降為10MPa，油井含水為90％，計劃產(chǎn)油量6t/d、生產(chǎn)壓差2MPa。在不更換抽油機的情況下：目前應(yīng)采取什么型式的抽油機－抽油桿－抽油泵組合？五年后應(yīng)采取什么型式的抽油機－抽油桿－抽油泵組合？（g＝9.8m/s2）計算選擇法是一種利用油井生產(chǎn)參數(shù)、相關(guān)計算公式和抽油機型號表，用計算來選擇抽油參數(shù)和設(shè)備的方法。

選擇步驟第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日選擇步驟1、確定目前情況下應(yīng)采用的機、桿、泵組合（1）根據(jù)油井的最大產(chǎn)量，初步確定泵徑、沖程和沖數(shù)

由Qo＝40t/d，油井含水fw=20％Ql=Qo/（1－fw）＝40/（1－20％）＝50t/d（2）ρl＝ρo（1－fw）＋ρwfw（3）＝0.9×（1－20％）＋1×20％＝0.92若泵效設(shè)定為70％，沖程3m，沖次6次/分則Q理＝Ql/η＝50/70％＝71.4t/d（4）由Q理＝1440（π/4）D2SNρl（5）（2）（3）（4）（5）式中：Qo——日產(chǎn)油量，t/d；Ql

——日產(chǎn)液量，t/d；fw——油井綜合含水，％；ρl——混合液相對密度；ρo——原油相對密度；Q理——理論排量，t/d；

——泵效，％；D——泵徑，mm；S——沖程，m；N——沖數(shù)，次/分；計算得出：泵徑D＝62mm，為了滿足產(chǎn)量的要求，選擇70mm泵。

第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日（2）根據(jù)油井最大產(chǎn)量、下泵深度和抽汲參數(shù)，初選抽油桿柱組合；

該井含水20％，所以可選該井沉沒度為300m。下泵深度L＝H－（Pr－△P）×100/ρl＋Hc（6）＝1800－（12－2）×100/0.92＋300＝1013m式中：L——下泵深度，m；H——油層中部深度，m；Pr——目前油層壓力，MPa；△P——生產(chǎn)壓差，MPa；ρl——混合液相對密度。由泵徑70mm，下泵深度1013m，可選擇D級抽油桿柱，本井暫選用7/8″（22mm）抽油桿選擇步驟第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日（3）根據(jù)抽汲參數(shù)和抽油桿柱，計算最大載荷和最大扭矩；選擇步驟Pmax=（

d2ρ鋼L＋D泵2ρLL）×（1＋）g（7）

＝〔×0.0222×7.85×1013＋×0.072×0.92×1013〕×（1＋）×9.8

=68.6KN

Pmin＝d2（ρ鋼－ρL）Lg－d2ρ鋼Lg（8）

＝×0.0222×（7.85－0.92）×1013×9.8－×0.0222×7.85×1013××9.8

＝24.4KN

Mmax＝（Pmax－Ce）（9）

＝×（68.6－）

＝33.15KN·m

式中：Pmax——懸點最大載荷，KN；Pmin——懸點最小載荷，KN；Mmax——減速箱實際扭矩，KN·m；d——抽油桿直徑，mm；ρ鋼——鋼的相對密度；L——下泵深度，m；D泵——泵徑，mm；ρL——混合液相對密度；g——重力加速度，9.8m/s2；S——抽油機所選沖程，m；N——抽油機所選沖數(shù)，次/分；Ce——有效平衡值；

第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日（4）根據(jù)抽汲參數(shù)、最大載荷和最大扭矩，查各型抽油機技術(shù)規(guī)范，選出合適的抽油機型號；

在不更換抽油機的情況下，此時暫不能選擇抽油機型號選擇步驟第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日（5）初選后再進(jìn)行參數(shù)配合及抽油桿柱的校核，如校核不合格則進(jìn)行調(diào)整后重新校核。

選擇步驟

抽油設(shè)備的選擇校驗，是指對已初選出的抽油設(shè)備，或者是對正在使用的抽油設(shè)備，當(dāng)生產(chǎn)條件發(fā)生較大變化時，所進(jìn)行的校驗計算，用以評估抽油設(shè)備的合理性。所選擇的抽油桿柱必須符合以下兩個條件：1）光桿最大載荷不超過所選抽油機允許的最大負(fù)荷2）根據(jù)疲勞強度校核抽油桿本題未選抽油機，所以只對抽油桿強度進(jìn)行校核

式中：σ當(dāng)——折算應(yīng)力，MPa；σmax——抽油桿柱頂部的最大應(yīng)力，MPa；σa——循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力幅；MPa；Pmax——懸點最大載荷，KN；Pmin——懸點最小載荷，KN；——抽油桿橫截面積，mm2；而D級抽油桿的﹝σ當(dāng)﹞≤110MPa由該計算結(jié)果可看出，所選抽油桿直徑較合適，但在摩擦或其他載荷影響下，該直徑有點小，可以試選7/8″×3/4″二級抽油桿柱，然后再進(jìn)行如上順序的計算，直至選出最符合要求的機桿泵組合為止。

σ當(dāng)＝1000

（10）

＝1000×＝1000×＝102.5MPa

第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日選擇步驟2、確定五年后應(yīng)選用的機、桿、泵組合（1）根據(jù)油井的最大產(chǎn)量，初步確定泵徑、沖程和沖次

由Qo＝6t/d，油井含水fw=90％Ql=Qo/（1－fw）＝6/（1－90％）＝60t/d（2）ρl＝ρo（1－fw）＋ρwfw（3）＝0.9×（1－90％）＋1×90％＝0.99若泵效設(shè)定為70％，沖程3m，沖次6次/分則Q理＝Ql/η＝60/70％＝85.7t/d（4）由Q理＝1440（π/4）D2SNρl（5）（2）（3）（4）（5）式中：Qo——日產(chǎn)油量，t/d；Ql

——日產(chǎn)液量，t/d；fw——油井綜合含水，％；ρl——混合液相對密度；ρo——原油相對密度；Q理——理論排量，t/d；

——泵效，％；D——泵徑，mm；S——沖程，m；N——沖數(shù)，次/分；計算得出：泵徑D＝64.9mm，為了滿足產(chǎn)量的要求，選擇70mm泵。

第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日（2）根據(jù)油井最大產(chǎn)量、下泵深度和抽汲參數(shù)，初選抽油桿柱組合；

該井含水90％，所以可選該井沉沒度為300m。下泵深度L＝H－（Pr－△P）×100/ρl＋Hc（6）＝1800－（10－2）×100/0.99＋300＝1291m式中：L——下泵深度，m；H——油層中部深度，m；Pr——目前油層壓力，MPa；△P

——生產(chǎn)壓差，MPa；

ρl——混合液相對密度。由泵徑70mm，下泵深度1291m，可選擇D級抽油桿柱，本井暫選用1″（25mm）抽油桿

選擇步驟第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日（3）根據(jù)抽汲參數(shù)和抽油桿柱，計算最大載荷和最大扭矩；選擇步驟Pmax=（d2ρ鋼L＋D泵2ρLL）×（1＋）g（7）

＝〔×0.0252×7.85×1291＋×0.072×0.99×1291〕×（1＋）×9.8

=102.8KN

Pmin＝d2（ρ鋼－ρL）Lg－d2ρ鋼Lg（8）

＝×0.0252×（7.85－0.99）1291×9.8－×0.0252×7.85×1291××9.8

＝39.6KN

Mmax＝（Pmax－Ce）（9）

＝×（102.8－）

＝47.4KN·m

式中：Pmax——懸點最大載荷，KN；Pmin——懸點最小載荷，KN；Mmax——減速箱實際扭矩，KN·m；d——抽油桿直徑，mm；ρ鋼——鋼的相對密度；L——下泵深度，m；D泵——泵徑，mm；