有桿抽油采油工藝技術(shù)的系統(tǒng)效率提升方法的探究

揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文PAGEPAGEIV有桿抽油采油工藝技術(shù)的系統(tǒng)效率提升方法的探究摘要：從過(guò)往人們實(shí)際的采油過(guò)程中，我們不難發(fā)現(xiàn)，有桿抽油是世界上一種較為先進(jìn)的采油方式之一，不管是從其具體的應(yīng)用時(shí)間上，還是從其應(yīng)用的廣泛性上，都得到了大力的實(shí)施和系統(tǒng)性的普及，迄今為正在采油工程人工舉升方式中一直是占據(jù)著尤為重要的作用的，在我國(guó)石油開(kāi)采中發(fā)揮出來(lái)的綜合作用不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上來(lái)看，都是尤為重大的。有桿泵采油在整個(gè)石油開(kāi)采的過(guò)程中，是一種使用的較為普遍的一種方式，游梁式抽油機(jī)也是在整個(gè)機(jī)械采油的過(guò)程中，使用的最為頻繁的一種設(shè)備，使用比例高達(dá)90%以上。由于我國(guó)的油田的不斷深入開(kāi)展和系統(tǒng)性的實(shí)施，采油成本也呈現(xiàn)出大幅度的提升和加強(qiáng)的態(tài)勢(shì)，開(kāi)展有桿抽油系統(tǒng)能耗與節(jié)能技術(shù)研究，對(duì)于整個(gè)油田實(shí)現(xiàn)最大程度的節(jié)能減耗及高效開(kāi)發(fā)，發(fā)揮出來(lái)的綜合意義是尤為重大的。在采油工作實(shí)施的過(guò)程中，有桿泵采油方法是一種有效的采油方法，該方法在國(guó)內(nèi)外采油工程實(shí)施過(guò)程中廣泛應(yīng)用，當(dāng)前我國(guó)相應(yīng)的系統(tǒng)并不能滿(mǎn)足采油的需要，在各項(xiàng)技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，有桿泵采油系統(tǒng)的應(yīng)用使得石油企業(yè)采油作業(yè)的工作效率獲得了有效地提升。本文就有桿采油系統(tǒng)效率的提升方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，以期對(duì)石油企業(yè)提高采油效率提供參考。關(guān)鍵詞：有桿泵；采油；系統(tǒng)效率ImprovetheefficiencyofsuckerrodpumpsystemmethodofexplorationName:ZhangHaopengClass:1401petroleumengineeringAbstract:Inallkindsofartificialliftoilproductionmethod,thesuckerrodpumpingastheworld'soilindustryoneofthetraditionalmodeofproduction,isoneofthefirstandthemostwidelyusedartificialliftoilproductionmethod,sofarasisproductionengineeringhasbeendominantinartificialliftmode,playanimportantroleinoilexplorationinourcountry.Suckerrodpumpoilrecoveryisthemainformofexploitationinoilexploration,beampumpingunitisstillthemainmechanicalproductionequipment,usingtheproportionisashighas90%above.Withthedeepeningofoilfielddevelopment,theproductioncostisincreasingyearbyyear,tocarryoutthesuckerrodpumpingoilsystemofenergyconsumptionandenergysavingtechnologyresearch,thefieldofenergysavingandefficientdevelopmenthasastrongpracticalsignificance.Workingintheoilproductionintheprocessofimplementation,suckerrodpumpoilrecoverymethodisaneffectivemethodofoilproduction,themethodisimplementedinproductionengineeringbothathomeandabroadarewidelyusedintheprocess,thecurrentourcountrycorrespondingsystemcannotmeettheneedofproduction,intheprocessofthetechnologyofrapiddevelopment,theapplicationofsuckerrodpumpoilproductionsystemproductionoperationsofpetroleumenterprisesisobtainedtoeffectivelyimprovetheworkefficiency.Inthispaper,themethodhasalevertopromotetheefficiencyofproductionsystemtocarryonthesimpleanalysis,inordertoprovidereferencesforoilenterprisestoimproveoilrecoveryefficiency.Keywords:Suckerrodpump;Oilproduction;Theefficiencyofthesystem目錄摘要 I1緒論 22有桿泵系統(tǒng)效率概述 22.1系統(tǒng)效率與能耗之間的關(guān)系 22.2游梁式抽油系統(tǒng)效率分析 22.2.1游梁式抽油系統(tǒng)效率的主要組成 22.2.2計(jì)算公式 22.3系統(tǒng)效率測(cè)試 23提高系統(tǒng)效率的方法研究 23.1制定合理的工作制度的步驟 23.2合理沉沒(méi)度的確定 23.3合理沉沒(méi)度的計(jì)算與校核 23.4抽油桿強(qiáng)度利用率的計(jì)算與校核 23.5對(duì)合理沉沒(méi)度、抽油桿強(qiáng)度利用率校核結(jié)果的處理方法 23.6抽油參數(shù)設(shè)計(jì)中的壓力計(jì)算 23.7建立流入動(dòng)態(tài) 23.8擬合抽油桿強(qiáng)度利用率計(jì)算抽油參數(shù) 23.9間抽井的參數(shù)設(shè)計(jì) 24提高有桿泵系統(tǒng)效率的措施及效果研究 24.1沙南油田沙丘3油藏系統(tǒng)效率現(xiàn)狀 24.1.1油藏地質(zhì)特征 24.1.2開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)況 24.1.3系統(tǒng)效率測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì) 24.2地面系統(tǒng)提高系統(tǒng)效率的措施及效果 24.2.1抽油機(jī)節(jié)能改造與應(yīng)用節(jié)能電機(jī) 24.2.2調(diào)平衡 24.3井下系統(tǒng)提高系統(tǒng)效率的措施及效果 24.3.1防氣技術(shù) 24.3.2合理優(yōu)化桿柱、管柱結(jié)構(gòu) 24.3.3實(shí)行間開(kāi) 24.3.4優(yōu)化抽汲參數(shù) 2參考文獻(xiàn) 2PAGE11緒論從當(dāng)前的實(shí)際形式上來(lái)看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，有桿抽油是當(dāng)前在實(shí)際的生產(chǎn)和具體的生活過(guò)程中，使用的最為廣泛和普及的一種方式之一，在具體的石油研制和石油開(kāi)采的過(guò)程中，意義也是非常重大的，并且對(duì)于最大程度的實(shí)現(xiàn)我國(guó)的石油開(kāi)采，發(fā)揮出來(lái)的綜合作用也是尤為重大的。根據(jù)權(quán)威的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)機(jī)械采油井?dāng)?shù)占據(jù)整體的采油總數(shù)的絕大部分，幾乎是實(shí)現(xiàn)了全部的覆蓋面的涉及和管理，其中有桿泵抽油井又占機(jī)械采油井的90%以上。有桿抽油系統(tǒng)能耗與節(jié)能技術(shù)從最近這幾年的綜合發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看的話，不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，得到的大眾的關(guān)注和重視都是非常大的。抽油機(jī)從其實(shí)際的誕生一直發(fā)展到現(xiàn)在，在其不斷的探索和發(fā)展的過(guò)程中，也是得到了大力的發(fā)展。特別是從最近這20年的實(shí)際發(fā)展情況上來(lái)看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，世界抽油機(jī)技術(shù)從其具體的發(fā)展態(tài)勢(shì)上來(lái)看的話，其實(shí)際的發(fā)展是非?？旖莸?，也是研發(fā)的多款不同功能，不同性能的抽油機(jī)。在具體的實(shí)施和執(zhí)行的過(guò)程中，發(fā)生了較大程度的改觀；進(jìn)而使得抽油機(jī)的使用范圍得到了大力的發(fā)展，總之，抽油機(jī)的各項(xiàng)性能以及系統(tǒng)性的指標(biāo)，在不斷的改進(jìn)和系統(tǒng)性的發(fā)展過(guò)程中，得到了大力的提升和系統(tǒng)性的發(fā)展。研究有桿抽油系統(tǒng)的能耗從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展形勢(shì)上來(lái)看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，其具體的研究態(tài)勢(shì)是較為復(fù)雜和繁瑣的，我們不難發(fā)現(xiàn)，都要求有桿抽油系統(tǒng)的綜合運(yùn)營(yíng)效率實(shí)現(xiàn)較大程度的提升和系統(tǒng)性的加強(qiáng)。進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)其在具體的運(yùn)行過(guò)程中的綜合能耗消耗的最小化的發(fā)展。影響系統(tǒng)效率的因素既包括抽油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、抽油桿、抽油泵等“硬件”因素，又包括沖程、沖次、沉沒(méi)度等“軟件”參數(shù)因素，只有將整個(gè)系統(tǒng)中的硬件設(shè)施以及軟件設(shè)施實(shí)現(xiàn)了較為有序的統(tǒng)一結(jié)合以及實(shí)時(shí)發(fā)展，才能夠最終維持整個(gè)系統(tǒng)的綜合效率的較大程度的提升和加強(qiáng)。通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率的較大程度的提升和加強(qiáng)的相關(guān)途徑和方式進(jìn)行具體的研究和管理，進(jìn)而找出可操作性的方案和可實(shí)施性的指標(biāo)，從而提出提高系統(tǒng)效率的技術(shù)對(duì)策以指導(dǎo)油田生產(chǎn)。2有桿泵系統(tǒng)效率概述2.1系統(tǒng)效率與能耗之間的關(guān)系通過(guò)系統(tǒng)的調(diào)查以及實(shí)際的研究結(jié)果表明，如果通過(guò)我們系統(tǒng)的研究和有效的實(shí)施，將有桿抽油系統(tǒng)效率較之于從前，提升30%的比例的話，一臺(tái)抽油機(jī)每天可節(jié)電80kW·h，10萬(wàn)臺(tái)抽油機(jī)每年可節(jié)電近2.88×109kW·h。這樣的一種態(tài)勢(shì)，一方面能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)能源的合理化的利用，另一方面還能夠?qū)ζ渚唧w的用電緊張事宜實(shí)施有效的緩解，不管是從經(jīng)濟(jì)的層面上，還是從社會(huì)的層面上，都得到了大力的實(shí)行以及系統(tǒng)化的發(fā)展。從我國(guó)當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展模式上來(lái)看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，全世界有近百萬(wàn)口抽油機(jī)井，其每天消耗的實(shí)際電量是可想而知的，因而，國(guó)內(nèi)外對(duì)于這一問(wèn)題的研究也是給予了著力的關(guān)注和重視，并且在這一事宜執(zhí)行的過(guò)程中，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)以及系統(tǒng)性的調(diào)研工作的順利實(shí)施和系統(tǒng)性的開(kāi)展。圖2-1系統(tǒng)效率與噸液耗電量之間的關(guān)系曲線系統(tǒng)效率與噸液耗電量之間的關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-1，通過(guò)對(duì)這樣的一個(gè)曲線圖的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率越高的話，那么整個(gè)噸液耗電量就越?。幌喾吹?，如果系統(tǒng)效率越低，噸液耗電量越大。提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)其在具體的工作事宜實(shí)施和執(zhí)行的過(guò)程中，其噸液耗電量的降低。2.2游梁式抽油系統(tǒng)效率分析有桿抽油系統(tǒng)的工作目的就是將地下的電能，在具體的運(yùn)營(yíng)和傳輸?shù)倪^(guò)程中，將其更好的傳輸給井下液體、眾所周知，能量在具體的傳遞過(guò)程中，是會(huì)存在著較大程度的能量損耗的。2.2.1游梁式抽油系統(tǒng)效率的主要組成根據(jù)對(duì)抽油機(jī)的具體的工作特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的管理和實(shí)時(shí)的調(diào)研，我們不難發(fā)現(xiàn)，以光桿懸繩器為界將抽油機(jī)系統(tǒng)的效率分為兩部分，即地面效率和井下效率。（1）系統(tǒng)效率η：可按單井系統(tǒng)效率或區(qū)塊平均效率計(jì)算。公式2-1：式中：η地——地面效率；η井——井下效率。（2）有效功率P有：也稱(chēng)水力功率，是在一定時(shí)間內(nèi)將一定量的液體提升一定距離所需要的功率。（3）輸入功率P電入：電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸入功率。（4）光桿功率P光：通過(guò)光桿來(lái)提升液體和克服井下?lián)p耗所消耗的功率。（5）抽油機(jī)系統(tǒng)的地面效率η地：光桿功率與電動(dòng)機(jī)輸入功率的比值，或是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率、皮帶一減速箱傳動(dòng)效率和四連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率的乘積。即公式2-2：式中：K——有效載荷系數(shù)；η1——電動(dòng)機(jī)效率；η2——皮帶和減速箱效率；η3——四連桿機(jī)構(gòu)效率。（6）電動(dòng)機(jī)效率η1：電動(dòng)機(jī)輸出功率與輸入功率的比值。（7）皮帶一減速箱效率η2：減速箱的輸出功率與電動(dòng)機(jī)的輸出功率的比值。（8）四連桿機(jī)構(gòu)效率η3：光桿功率與減速箱的輸出功率之比為四連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率。（9）井下效率η井：有效功率P有與光桿功率P光之比。即公式2-3：式中：η4——盤(pán)根盒的效率；η5——抽油桿的效率；η6——抽油泵的效率；η7——管柱的效率。2.2.2計(jì)算公式（1）抽油機(jī)平衡度B，公式2-4：式中：B——抽油機(jī)平衡度；（2）電動(dòng)機(jī)的輸入功率P電入，公式2-5：式中：P電入——電動(dòng)機(jī)的輸入功率，kW；np——有功電能表所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，r;Np——有功電能表耗電1kW·h所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，r/（kW·h）；tP——有功電能表旋轉(zhuǎn)np圈所用的時(shí)間，S;K——電流互感器變化率。（3）抽油機(jī)光桿功率，公式2-6：式中：P光——電動(dòng)機(jī)的光桿功率，kW；A——示功圖的面積，mm2；Sd——示功圖減程比，m/mm;fd——示功圖力比，N/mm;n實(shí)——光桿實(shí)測(cè)平均沖程，r/min。（4）有效功率，公式2-7：式中：P有——有效功率，kW;Q——油井日產(chǎn)液量，m3/d;H——有效揚(yáng)程，m;ρ——油井液體密度，kg/m3；g——重力加速度，取9.8m/s2.（5）有效揚(yáng)程，公式2-8：式中：H液——?jiǎng)右好嫔疃?，m;P油——油管壓力，MPa;P套——套管壓力，MPa.（6）油井液體密度當(dāng)油井液體密度未能實(shí)際測(cè)得時(shí)，可用下式近似計(jì)算，公式2-9：式中：Fw——含水率；ρo——油的密度，kg/m3；ρw——水的密度，kg/m3.（7）單井系統(tǒng)效，公式2-10：或公式2-11：2.3系統(tǒng)效率測(cè)試為了最大程度的實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)系統(tǒng)的具體的工作效率的較為準(zhǔn)確的核算和系統(tǒng)性的管理，具體說(shuō)來(lái)，在以下幾個(gè)部分是需要予以重點(diǎn)的管理和監(jiān)測(cè)的：（1）地面測(cè)試參量：電動(dòng)機(jī)輸入功率、電機(jī)型號(hào)、上下沖程最大電流、示功圖、油壓、套壓、產(chǎn)液量、含水率；（2）井下測(cè)試參量：抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測(cè)試點(diǎn)分布見(jiàn)圖2-2。圖2-2有桿抽油系統(tǒng)效率測(cè)試點(diǎn)（1）電動(dòng)機(jī)輸入功率測(cè)試用電功率表測(cè)得電動(dòng)機(jī)的輸入功率P電入。電動(dòng)機(jī)的輸入功率在一些較為特殊的情況之下，是會(huì)到達(dá)其額定的功率值，但是有時(shí)也會(huì)是一種空載的情況之下實(shí)施和執(zhí)行的，有時(shí)也會(huì)在發(fā)電的態(tài)勢(shì)之下，實(shí)現(xiàn)其有效的管理和系統(tǒng)性的運(yùn)轉(zhuǎn)的。測(cè)量抽油機(jī)井輸入功率在具體的測(cè)量過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)最終的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，最少是需要測(cè)量三次的，取其平均值?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)應(yīng)該結(jié)合其具體運(yùn)作過(guò)程中的圖紙來(lái)進(jìn)行，在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，是非常有必要實(shí)現(xiàn)其綜合的測(cè)量時(shí)間的延長(zhǎng)的，進(jìn)而對(duì)油井的實(shí)際生產(chǎn)情況有一個(gè)系統(tǒng)的管理和較好的認(rèn)識(shí)。（2）油井日產(chǎn)液量測(cè)試直接引用報(bào)表。弊端：報(bào)表產(chǎn)量中有些油井是分配產(chǎn)量，與油井在實(shí)際的產(chǎn)油過(guò)程中的相關(guān)情況是存在著較大的不一致的特征的。（3）油井含水率測(cè)量井口取樣，用蒸餾法或離心法測(cè)量。（4）油井井口油壓和套壓測(cè)量根據(jù)油井井口油管和套管上裝有的壓力表讀取。（5）動(dòng)液面深度測(cè)試用井口回聲儀測(cè)量，多測(cè)幾次取平均值。（6）油井示功圖測(cè)試在抽油機(jī)懸繩器處裝示功儀，測(cè)量抽油機(jī)的示功圖，多測(cè)幾次取平均值，然后根據(jù)公式2-6計(jì)算光桿功率。3提高系統(tǒng)效率的方法研究根據(jù)前面的實(shí)際研究結(jié)論中，我們不難發(fā)現(xiàn)，沙南油田沙丘3油藏井下效率偏低，并且影響井下效率的主要因素是沉沒(méi)度和氣體的影響。要想最大程度的實(shí)現(xiàn)整個(gè)抽油系統(tǒng)的綜合效率的提升和加強(qiáng)，就應(yīng)該實(shí)現(xiàn)其井下的效率的較大程度的提升，提高井下效率的關(guān)鍵就是要實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作過(guò)程，在具體的執(zhí)行過(guò)程中，維持一種科學(xué)化規(guī)范化的經(jīng)營(yíng)態(tài)勢(shì)和管理態(tài)勢(shì)，生產(chǎn)中借助動(dòng)態(tài)控制圖對(duì)抽油井在具體的工作過(guò)程中的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行系統(tǒng)的管理和監(jiān)督，當(dāng)井的生產(chǎn)偏離合理區(qū)就需要采取相應(yīng)的措施，或者改變?cè)械墓ぷ髦贫龋M(jìn)而維持其處于一種較為正常的態(tài)勢(shì)，維持較好的實(shí)施和發(fā)展。進(jìn)而使得整個(gè)程序在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，是有較為明確的依據(jù)作為支撐的。3.1制定合理的工作制度的步驟抽油機(jī)井生產(chǎn)管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)其綜合的運(yùn)營(yíng)效率的大幅度的提升和加強(qiáng)，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)液量的增加，為了最大程度的實(shí)現(xiàn)這一綜合的管理目標(biāo)，才能夠最終維持其較好的工作態(tài)勢(shì)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)過(guò)程中的相關(guān)事宜進(jìn)行系統(tǒng)性的協(xié)調(diào)。抽油機(jī)井在具體的工作過(guò)程中，其具體的工作參數(shù)只有維持在一個(gè)較為合理的范圍之內(nèi)。保持合理沉沒(méi)度再按設(shè)備利用率確定抽吸參數(shù)。同樣沉沒(méi)度下加深泵掛需要的排量較之于從前，也是實(shí)現(xiàn)了較大程度的提升和加強(qiáng)的。圖3-1確定抽油井合理工作參數(shù)原理示意圖在實(shí)現(xiàn)了其具體的沉沫度的科學(xué)的管理以及整個(gè)設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行的態(tài)勢(shì)之下（在允許的范圍內(nèi)運(yùn)行），其最終的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)該優(yōu)先以排量較高的設(shè)計(jì)作為抽油生產(chǎn)參數(shù)。由于驢頭負(fù)荷在具體的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，是存在著較大程度的波動(dòng)的，抽油桿利用率一般取0.75-0.85。下泵深度的設(shè)計(jì)程序如下圖所示：圖3-2下泵深度的設(shè)計(jì)程序框圖3.2合理沉沒(méi)度的確定經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的研究和科學(xué)的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，合理沉沒(méi)度與氣液比是存在著較大的關(guān)聯(lián)的，這導(dǎo)致油套環(huán)形空間內(nèi)的流體密度減小，在沉沫壓力相同的情況之下，其具體的沉沫深度實(shí)現(xiàn)了大幅度的提升和加強(qiáng)。如圖3-3所示。圖3-3沉沒(méi)度與井下效率的關(guān)系曲線從圖3-3可看出，并且是會(huì)存在著峰值的出現(xiàn)的。當(dāng)氣液比小于5Om3/t時(shí)最高井下效率出現(xiàn)在沉沒(méi)度為200m時(shí)。根據(jù)圖3-3，可得到井下效率最大時(shí)沉沒(méi)度與氣液比的關(guān)系：表3-1合理沉沒(méi)度與氣液比的關(guān)系表圖3-4合理沉沒(méi)度與氣液比關(guān)系曲線根據(jù)表3-1中的數(shù)據(jù)可做出合理沉沒(méi)度與氣液比的關(guān)系曲線，見(jiàn)圖3-4。從曲線3-4看出，氣液比越大，其合理的沉沫深度就越大。根據(jù)曲線，沙南油田沙丘3油藏合理沉沒(méi)度的計(jì)算如下，公式4-1：式中：H——合理沉沒(méi)度，m;R——?dú)庖罕?，m3/t。抽油井從其通常的運(yùn)營(yíng)情況上來(lái)看的話，它采取的主要方式是套管放氣，使不同放氣量的井油套環(huán)形空間的流體密度不同。在一種相對(duì)較為穩(wěn)定的環(huán)境之下，油套環(huán)空內(nèi)動(dòng)液面以下的壓力梯度主要受套管放氣量的影響。下面分別是2011年8月6日測(cè)試的套管氣量最小的F4392井的環(huán)空壓力梯度和測(cè)試的套管氣量最大的3221井的環(huán)空壓力梯度回放曲線：圖3-5F4392井環(huán)空壓力梯度測(cè)試曲線圖3-63221井環(huán)空壓力梯度測(cè)試曲線油套環(huán)空壓力梯度與套管地面出氣量之間存在某種關(guān)系。表3-2是部分井環(huán)空壓力測(cè)試結(jié)果：表3-2套管氣量與壓力梯度的關(guān)系數(shù)據(jù)表我們根據(jù)沙南油田沙丘3油藏10口井的測(cè)試資料（表中后四井的套管氣量為按0.6分氣率計(jì)算的量，其它均為當(dāng)場(chǎng)實(shí)測(cè)量）得出油套環(huán)空壓力梯度與套管地面出氣量的關(guān)系：圖3-7測(cè)試井壓力梯度與套管氣量關(guān)系曲線環(huán)空壓力梯度與套管出氣量的關(guān)系式及曲線對(duì)于具體的生產(chǎn)和實(shí)際的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上來(lái)看，產(chǎn)生的實(shí)際影響是尤為重大的，它提供了一種修正計(jì)算沉沒(méi)壓力的方法。沙南油田沙丘3油藏油套管環(huán)空壓力梯度（△P/△h，MPa/m）與套管地面出氣量（Q套氣，m3/d）的關(guān)系式為，公式3-2：應(yīng)用上式，再結(jié)合套管分氣率測(cè)試結(jié)果，可得到不同氣液比井（下防氣工具的井用油管內(nèi)的氣液比）的合理沉沒(méi)壓力和合理靜水柱沉沒(méi)度。見(jiàn)表3-3。表3-3合理沉沒(méi)壓力、合理靜水柱沉沒(méi)度與氣液比的關(guān)系數(shù)據(jù)表公式3-3：公式3-4：式中：P沉——不同氣液比時(shí)的合理沉沒(méi)壓力，MPa;H水——不同氣液比時(shí)的合理靜水柱沉沒(méi)度，m。3.3合理沉沒(méi)度的計(jì)算與校核對(duì)沉沒(méi)度偏差率由大到小，（或由小到大）排序可了解每口抽油井沉沒(méi)度偏離合理值的程度。為了適應(yīng)不同下泵深度、天然氣溶解系數(shù)、含水率井的需要，我們對(duì)計(jì)算合理沉沒(méi)度的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了修正，公式3-5：公式3-6：式中：L泵——下泵深度的試算值，m;R1——修正后的氣液比，m3/t;R——地面氣液比，m3/t;Rs——天然氣在原油中的溶解系數(shù)，m3/t，MPa;η——含水率。防氣井抽油泵內(nèi)的氣液比下降，油套環(huán)形空間內(nèi)的氣量卻呈現(xiàn)出一種持續(xù)性增加的態(tài)勢(shì)，從其通常的發(fā)展形勢(shì)上來(lái)看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，合理沉沒(méi)度的計(jì)算與校核方法是不會(huì)發(fā)生太大的變化的。當(dāng)防氣分氣量較大時(shí)應(yīng)對(duì)氣液比進(jìn)行系統(tǒng)性的管理和矯正，方法如下：假設(shè)井的液量和氣量分別為Q液和Q氣，防氣前后的套管分氣率分別為k1，k2。防氣后進(jìn)入抽油泵內(nèi)的氣液比，公式：3-7：將防氣后進(jìn)入抽油泵內(nèi)的氣液比折算成普通井的當(dāng)量氣液比，公式3-8：當(dāng)量套管氣量為，公式3-9：當(dāng)量氣液比下合理沉沒(méi)度應(yīng)滿(mǎn)足下式，公式3-10：當(dāng)量氣液比下沉沒(méi)壓力為，公式3-11：防氣后的套管氣量變?yōu)?，公?-12：防氣后的合理沉沒(méi)度為，公式3-13：計(jì)算沉沒(méi)度偏差率，公式3-14實(shí)測(cè)沉沒(méi)度與合理沉沒(méi)度的偏差率不得超過(guò)±20%。3.4抽油桿強(qiáng)度利用率的計(jì)算與校核對(duì)抽油桿強(qiáng)度利用率排序可了解每口抽油井抽油桿實(shí)際應(yīng)力偏離合理值的程度。（1）最上一級(jí)抽油桿折算應(yīng)力的計(jì)算抽油桿強(qiáng)度采用無(wú)限壽命疲勞設(shè)計(jì)，即把抽油桿的許用應(yīng)力控制在他能夠承受的疲勞承受的極限情況之下，以保證抽油桿工作循環(huán)次數(shù)大于10'次。用前蘇聯(lián)的抽油桿強(qiáng)度計(jì)算方法可得出最上一級(jí)（離井口最近一級(jí)）抽油桿的折算應(yīng)力，公式3-15：式中：σc——最上一級(jí)抽油桿的折算應(yīng)力，N/mm2；σmax——最上一級(jí)抽油桿的最大應(yīng)力，N/mm2；σmin——最上一級(jí)抽油桿的最小應(yīng)力，N/mm2公式3-16：公式3-17：式中：Pmax，Pmin——實(shí)測(cè)示功圖最大、最小載荷，N;A桿上——最上一級(jí)抽油桿的實(shí)際橫截面積，mm2公式3-18：（2）最上一級(jí)抽油桿強(qiáng)度利用率的計(jì)算抽油桿強(qiáng)度利用率（應(yīng)力范圍）為折算應(yīng)力與許用應(yīng)力之比，公式3-19：式中：α—抽油桿強(qiáng)度利用率，小數(shù)；[σ-1]—抽油桿的許用應(yīng)力（該值約為抽油桿抗拉強(qiáng)度的10%），N/mm2。考慮到舊桿的許用應(yīng)力會(huì)隨著使用年限的增加而導(dǎo)致其綜合的實(shí)施性能，實(shí)現(xiàn)大幅度的降低，按下式折算舊桿的許用應(yīng)力，公式3-20：上式中：β——軟件設(shè)計(jì)中的桿柱系數(shù)或抽油桿使用系數(shù)。根據(jù)油井井筒介質(zhì)腐蝕情況選取抽油桿使用系數(shù)，井筒流體無(wú)腐蝕性可取1.0，在鹽水中可取0.7-0.9，在CO2環(huán)境中取0.7-0.85，在H2S環(huán)境中取值一般小于或等于0.6。針對(duì)沙南油田沙丘3油藏油井井筒介質(zhì)情況一般取0.9-1，對(duì)于一些腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重的井，在具體的系數(shù)選取的過(guò)程中，是可以予以一定程度的提升和增加的。應(yīng)對(duì)有明顯腐蝕抽油桿采取降級(jí)使用的方式來(lái)予以系統(tǒng)性的管理和執(zhí)行。桿管摩阻系數(shù)為抽油桿與油管之間的摩阻系數(shù)，通常只會(huì)在定向井實(shí)施和管理的過(guò)程中，會(huì)實(shí)現(xiàn)一定程度的使用，若井筒內(nèi)全是輕質(zhì)原油時(shí)取0.2，當(dāng)井筒內(nèi)為油水混合物時(shí)取0.3。T——使用時(shí)間，年。（1.0661-0.07211nT）為許用應(yīng)力按使用年限呈對(duì)數(shù)遞減的系數(shù)，使用5年系數(shù)取0.95，使用10年系數(shù)取0.90，使用20年系數(shù)取0.85，使用40年系數(shù)取0.80，使用80年系數(shù)取0.75。如果對(duì)抽油桿的具體的使用年限無(wú)法做出較為有效的判斷的話，建議按10年系數(shù)取0.90。[σ-1]新桿—新抽油桿的許用應(yīng)力，N/mm2。阿塞拜疆石油研究所得出幾種新抽油桿的許用應(yīng)力[σ-1]新桿：c級(jí)抽油桿新桿許用應(yīng)力為70N/mm2。D級(jí)抽油桿新桿許用應(yīng)力為90N/mm2。E級(jí)抽油桿新桿許用應(yīng)力為100-120N/mm2。H級(jí)抽油桿新桿許用應(yīng)力取130N/mm2。α取值過(guò)小就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的綜合能力，在具體的實(shí)施過(guò)程中，不能夠得到較為充分的應(yīng)用，進(jìn)而使得其綜合的產(chǎn)量以及其具體的經(jīng)營(yíng)效率實(shí)現(xiàn)較大程度的降低；取值過(guò)大容易導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生大幅度的損壞?？紤]到十二隊(duì)載荷不穩(wěn)（間歇出油、砂卡、蠟卡）的情況，推薦。取0.8-0.9對(duì)間歇出油、砂卡、蠟卡嚴(yán)重的井取低值（各作業(yè)區(qū)可根據(jù)實(shí)際情況和工作經(jīng)驗(yàn)作適度調(diào)整），否則取高值。在交變載荷作用下，抽油桿通常是由于處于超負(fù)荷疲勞工作最終發(fā)生故障，而并不是因?yàn)槭艿搅溯^大的應(yīng)力作用而受到較大的破壞的。因?yàn)?，如果是因?yàn)閼?yīng)力過(guò)大而發(fā)生較大程度的破壞的話，那么抽油桿的斷裂事故主要應(yīng)該發(fā)生在拉應(yīng)力最大的上部。但是從其在具體的故障事宜中的實(shí)際表現(xiàn)情況上來(lái)看的話：在上部、中部和下部都有斷裂。也是基于這樣的一個(gè)原因，抽油桿柱設(shè)計(jì)必須是按照其實(shí)際的勞動(dòng)強(qiáng)度的作用來(lái)予以實(shí)施和系統(tǒng)性的管理的。奧金格公式根據(jù)研究，在非對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力下的抽油桿柱強(qiáng)度條件為，公式3-21：公式3-22：公式3-23：公式3-24：式中：[σ-1]——許用應(yīng)力；σ-1—稱(chēng)循環(huán)疲勞極限應(yīng)力；K——安全系數(shù)；σc——折算應(yīng)力；σa——循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力幅。修正古德曼圖國(guó)內(nèi)多采用美國(guó)石油協(xié)會(huì)推薦的方法，即用修正古德曼圖進(jìn)行抽油桿強(qiáng)度校核和桿柱設(shè)計(jì)。圖3-8修正古德曼圖修正古德曼圖的縱坐標(biāo)為抽油桿柱的最大應(yīng)力σmax，橫坐標(biāo)為最小應(yīng)力σmin圖中的陰影區(qū)表示疲勞的安全實(shí)施區(qū)域，抽油桿柱的應(yīng)力點(diǎn)處于這樣的一種區(qū)域中的時(shí)候，抽油桿柱是不會(huì)因?yàn)槠诙l(fā)生較大程度的損壞的。根據(jù)修正古德曼圖，抽油桿柱的許用最大應(yīng)力的計(jì)算公式為，公式3-25：式中：σa11——抽油桿許用最大應(yīng)力；T——抽油桿最小抗張強(qiáng)度；σmin——抽油桿最小應(yīng)力；SF——使用系數(shù)。要最大程度的實(shí)現(xiàn)推油桿不會(huì)因?yàn)檫^(guò)于疲勞而發(fā)生較大程度的斷裂，抽油桿的最大許用應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)許用最大應(yīng)力，即公式3-26：從上面的實(shí)際研究結(jié)果中，我們不難發(fā)現(xiàn)，抽油桿的許用應(yīng)力一方面與桿以及流體性質(zhì)是存在著較大的關(guān)聯(lián)的，同時(shí)也與其受到的實(shí)際應(yīng)力存在著較大的關(guān)聯(lián)和實(shí)際的影響的，也就是說(shuō)，修正古德曼圖給出的是許用應(yīng)力范圍，在抽油桿柱設(shè)計(jì)中采用應(yīng)力范圍比，即公式3-27：合理的抽油桿柱組合比例不僅應(yīng)保證各級(jí)抽油桿的<100%，而且各級(jí)桿的值應(yīng)比較接近。同時(shí)，為了確保推油桿在具體的使用過(guò)程中，最大程度的實(shí)現(xiàn)其較為有效的發(fā)展特征的話，的數(shù)值還應(yīng)該是維持在一個(gè)相對(duì)較高的范圍之內(nèi)。3.5對(duì)合理沉沒(méi)度、抽油桿強(qiáng)度利用率校核結(jié)果的處理方法通過(guò)上面的研究以及實(shí)際的分析過(guò)程中，我們不難發(fā)現(xiàn)，要求實(shí)測(cè)沉沒(méi)度與合理沉沒(méi)度的偏差率在士20%以?xún)?nèi)，抽油桿強(qiáng)度利用率控制在0.8-0.9以?xún)?nèi)。只有在以上兩點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性的滿(mǎn)足的前提之下，才能夠算的上是一種較為合理的管理模式，檢泵時(shí)不需要改變抽吸參數(shù)，也不需要通過(guò)軟件的模式，對(duì)其具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新的管理和設(shè)計(jì)。否則參照表3-4，3.3和3.4進(jìn)行調(diào)參設(shè)計(jì)（對(duì)所有井的沉沒(méi)度偏差率、抽油桿強(qiáng)度利用率進(jìn)行排序，在實(shí)際的調(diào)整的過(guò)程中，優(yōu)先調(diào)整與理論的值相去甚遠(yuǎn)的井）：表3-4抽油井校核結(jié)果與泵排量、下泵深度調(diào)整對(duì)應(yīng)表3.6抽油參數(shù)設(shè)計(jì)中的壓力計(jì)算對(duì)于一些抽油井，在實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)資料是一種較為完善化的態(tài)勢(shì)之下，并且向《提高抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件》輸入井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，軟件最終是會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)其最終的優(yōu)化結(jié)果的有效的管理和系統(tǒng)性的輸出的。需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題是，其中的油層靜壓帶入該油藏的平均地層壓力（發(fā)生在缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下）時(shí)會(huì)有較大的誤差，從當(dāng)前的實(shí)際研究成果來(lái)看的話，要想最大程度的實(shí)現(xiàn)這一問(wèn)題的有效的管理和系統(tǒng)性的解決，最好辦法是根據(jù)實(shí)測(cè)靜液面推算。流壓計(jì)算必須是在正常的數(shù)據(jù)的情況之下予以實(shí)時(shí)管理和系統(tǒng)性的計(jì)算的。（1）靜壓：檢泵前關(guān)井三天后測(cè)液面，然后按下式近似計(jì)算靜壓，公式3-28：式中：P靜——待求的油層靜壓，Mpa;P套——套壓，Mpa;ρ混——油和水的混合密度，g/cm3g——重力加速度，9.8m/s2。公式3-29：式中：ρ混、ρ水——油和水的密度，g/cm3；η——含水率，小數(shù)；h——套管內(nèi)從靜液面到油層的距離，m。軟件的計(jì)算結(jié)果應(yīng)該符合：沉沒(méi)度越合理、抽油桿強(qiáng)度利用率（應(yīng)力范圍）越高得出的產(chǎn)量、系統(tǒng)效率也越高。設(shè)計(jì)步驟如下：（2）流壓如果流壓在具體的測(cè)量過(guò)程中，沒(méi)有得到較為有效的實(shí)測(cè)值的話，抽油井的流壓可按以下的方法推算，公式3-30：式中：P流——流壓，Mpa；P套——套壓，Mpa;P環(huán)——油套環(huán)形空間的流體壓力，Mpa；P泵孔——套管內(nèi)抽油泵與油層間的流體壓力，Mpa;其中，公式3-31，3-32：Z環(huán)——油套環(huán)形空間內(nèi)的縱向壓力梯度，Mpa/m；Q套氣——套管氣量，m3/d?？蓪?shí)測(cè)，方法是先測(cè)合井氣量，關(guān)套管放氣閥后迅速測(cè)油管氣量，合井氣量與油管氣量之差即為套管氣量；h沉——實(shí)測(cè)沉沒(méi)度，m。也可用抽油井的日產(chǎn)氣量乘以套管分氣率，下高效氣錨的井、下三相分離器、無(wú)防氣措施的井的分氣率近似地分別取0.74，0.6，0.5。公式3-33：Z套——套管內(nèi)抽油泵與油層間的縱向壓力梯度，Mpa/m。套管內(nèi)壓力梯度的計(jì)算方法如下。（3）井筒（泵孔）壓力梯度的計(jì)算依據(jù)井筒壓力分布的Orkiszewski方法，氣液混合物在垂直管流某一管段內(nèi)的總壓力梯度可以寫(xiě)成，公式3-34：式中：△P——管段的總壓差，Pa;△z——管段的位置高差，m;ρ——該管段內(nèi)氣液混合物的密度，Kg/m3；g——重力加速度，m/s2；τf——管段的摩阻壓力梯度，Pa/m[即Kg/（m2·s2）]；G——?dú)庖夯旌衔锏馁|(zhì)量流量，Kg/s；Qg——在該管段的平均壓力和平均溫度下氣相的體積流量，m3/s；A——管子的斷面積，m2；P——管段的平均壓力，Pa。由于ρ、τf和Qg都是壓力和溫度的函數(shù)，所以在計(jì)算時(shí)必須將井筒分成若干管段，使得每個(gè)管段中的流體的物理性質(zhì)及流動(dòng)特性不管是從哪個(gè)層面上來(lái)看，較之于從前，是沒(méi)有太大的變化的。根據(jù)其實(shí)際的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)上來(lái)看的話，在具體的工程事宜實(shí)施和執(zhí)行的過(guò)程中，其最終的計(jì)算結(jié)果必須是在規(guī)定的范圍之內(nèi)的，每個(gè)管段的壓差應(yīng)在全井壓差的10%以?xún)?nèi)，并且每個(gè)管段的壓差不應(yīng)大于1MPa。1)ρ和τfρ和τf的計(jì)算比較復(fù)雜，它們與流動(dòng)型態(tài)有關(guān)。詳見(jiàn)采油工程。2)P和T管段的平均壓力P可以按下式計(jì)算，公式3-35：3)G，公式3-36：式中：G——?dú)庖夯旌衔锏馁|(zhì)量流量，Kg/s；Qo——產(chǎn)油量，m3/s;Gt——伴隨lm，地面脫氣原油產(chǎn)出的油、氣、水的總質(zhì)量流量Kg/m3；ρo——地面脫氣原油的密度，Kg/m3；ρng——天然氣的密度，Kg/m3；Sp——生產(chǎn)油氣比，m3/m3；ρ——水的密度，Kg/m3；sw——地面水油體積之比，m3/m33)Qg，公式3-37：式中：Qg——在該管段的平均壓力和平均溫度下，氣相的體積流量，m3/s;z——?dú)怏w的偏差系數(shù)。他是在已知的氣壓和實(shí)際的溫度條件之下，實(shí)際氣體與理想氣體的體積之比，它與壓力、溫度和氣體的組成是存在著較大的關(guān)聯(lián)性的發(fā)展的（其計(jì)算和查圖方法見(jiàn)采油工程手冊(cè)P105-P110）；T——管段的平均溫度，K;P——管段的平均壓力，Pa;Qo——產(chǎn)油量，m3/s;sp——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的生產(chǎn)油氣比，m3/m3；st——溶解油氣比，m3/m3。（4）油套環(huán)空壓力液面處的壓力公式3-38：式中：P1——?jiǎng)右好嫣幍膲毫?，Mpa;Pt——套管壓力，Mpa;ρgl——井口至動(dòng)液面的氣柱平均密度，t/m3H1——?jiǎng)右好嫔疃?，m。公式3-39：式中：P——管段的平均壓力，Mpa;z——?dú)怏w的偏差系數(shù)；T一一管段的平均溫度，K;ρng一一地面天然氣的密度，t/m3（不是Kg/m3）；g一一重力加速度，9.8m/S2。②估計(jì)自上而下的深度差為100m處的壓力P2，根據(jù)溫度梯度估算該段（套管內(nèi)）下端的溫度T2。③計(jì)算出該管段的平均溫度T和平均壓力P，并確定在該T和P下的全部流體性質(zhì)參數(shù)（溶解油氣比Rg、原油體積系數(shù)B0和粘度μ0、氣體密度ρg和μg·混合物粘度μm及表面張力σ等）。④選用若斯（Duns-Ros）的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部的實(shí)際發(fā)展形態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的管理和實(shí)際的執(zhí)行（泡狀流、段塞流、霧流）、計(jì)算該段的壓力梯度。判斷流態(tài)后先計(jì)算就地壓力、溫度下的氣體體積流量（計(jì)算方法見(jiàn)采油工程手冊(cè)P195，溶解油氣比設(shè)為0），套管分氣率需實(shí)測(cè)，再按若斯的計(jì)算方法計(jì)算氣體的滑脫速度，得到持液率1-cp（計(jì)算方法見(jiàn)采油工程手冊(cè)P186）和氣液混合物的密度（計(jì)算方法見(jiàn)采油工程手冊(cè)P191），壓力梯度等（只考慮重力梯度）。⑤計(jì)算對(duì)應(yīng)于該段管深度差（△h）的△p。⑥將第⑤步計(jì)算得的△p與第②步估計(jì)的△p進(jìn)行比較，兩者之差超過(guò)允許范圍（ζ0=O.1Mpa），則以新的△p作為估算值，重復(fù)②一⑤的計(jì)算，使計(jì)算的與估計(jì)的△p之差在允許范圍ζ0內(nèi)為止。⑦計(jì)算該段上端對(duì)應(yīng)的深度L;和壓力Pi，公式3-40：⑧以Li處的壓力為起點(diǎn)，重復(fù)②一⑦步，計(jì)算下一段的深度Lj+1。和壓力Pi+1，直到計(jì)算深度=下泵深度時(shí)為止。3.7建立流入動(dòng)態(tài)公式3-41：式中：J一一采液指數(shù)，t/d·MPa;Q0一一油井地面產(chǎn)量，m3/s;Pr一一平均油藏壓力，Pa;Pwf一一一井底流動(dòng)壓力，Pao計(jì)算出Pr和Pwf后，再結(jié)合日產(chǎn)液量根據(jù)式（3-42）可求出采油指數(shù)。3.8擬合抽油桿強(qiáng)度利用率計(jì)算抽油參數(shù)根據(jù)前面的實(shí)際研究結(jié)論中，我們不難發(fā)現(xiàn)，沙南油田沙丘3油藏井下效率偏低，并且影響井下效率的主要因素是沉沒(méi)度和氣體的影響。要想最大程度的實(shí)現(xiàn)整個(gè)抽油系統(tǒng)的綜合效率的提升和加強(qiáng)，就應(yīng)該實(shí)現(xiàn)其井下的效率的較大程度的提升，提高井下效率的關(guān)鍵就是要實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作過(guò)程，在具體的執(zhí)行過(guò)程中，維持一種科學(xué)化規(guī)范化的經(jīng)營(yíng)態(tài)勢(shì)和管理態(tài)勢(shì)，生產(chǎn)中借助動(dòng)態(tài)控制圖對(duì)抽油井在具體的工作過(guò)程中的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行系統(tǒng)的管理和監(jiān)督，當(dāng)井的生產(chǎn)偏離合理區(qū)就需要采取相應(yīng)的措施，或者改變?cè)械墓ぷ髦贫龋M(jìn)而維持其處于一種較為正常的態(tài)勢(shì)，維持較好的實(shí)施和發(fā)展。進(jìn)而使得整個(gè)程序在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，是有較為明確的依據(jù)作為支撐的。（1）計(jì)算泵徑變化產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷變化。公式3-42：式中：F液新泵徑——改變泵徑后的懸點(diǎn)液柱載荷，N;D泵新、D泵原、d桿新、d桿原——分別為新舊泵徑、新舊抽油桿直徑（近似地取最下一級(jí)）；F液原——原泵徑下正常生產(chǎn)時(shí)的液柱載荷（示功圖上最大載荷與最小載荷之差），N。泵徑改變后如果同時(shí)改變了抽油桿的桿徑，按下式測(cè)算，公式3-43：式中F桿新泵徑——改變泵徑后的懸點(diǎn)抽油桿載荷，N;F桿原——改變泵徑前的懸點(diǎn)抽油桿載荷，N;其它符號(hào)同前。（2）計(jì)算沉沒(méi)度變化產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷變化公式3-44和公式3-45式中：ΔF沉——由沉沒(méi)度變化引起的懸點(diǎn)載荷變化量，ND泵——在用或待選的抽油泵徑，mm;Δh沉——沉沒(méi)度的變化量，m;Z環(huán)——油套環(huán)形空間內(nèi)的縱向壓力梯度，MPa/m。沉沒(méi)度改變后會(huì)引起排量及氣量的改變，使Z環(huán)發(fā)生變化。沉沒(méi)度變化時(shí)會(huì)使產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量發(fā)生變化，假設(shè)產(chǎn)氣量由Qg1，變?yōu)镼g2。套管分出氣量為新的總氣量乘以套管分氣率k，公式3-46：這時(shí)的沉沒(méi)壓力為，公式3-47：沉沒(méi)度改變前的沉沒(méi)壓力，公式3-48：沉沒(méi)壓力之差為，公式3-49：沉沒(méi)度改變對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響值，公式3-50：沉沒(méi)度改變后如果同時(shí)改變了抽油桿的桿徑，按下式測(cè)算，公式3-51：式中：F桿新泵徑——改變泵徑后的懸點(diǎn)抽油桿載荷，N;F原——改變泵徑前的懸點(diǎn)抽油桿載荷，N;其它符號(hào)同前。（3）計(jì)算下泵深度變化產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷變化公式3-52：式中：F液新泵深——改變泵深后的懸點(diǎn)液柱載荷，N;L泵新，L泵原——分別為改變前后的下泵深度，m;其它符號(hào)同前。公式3-53：式中：F桿新泵深—改變泵深后的懸點(diǎn)抽油桿載荷，N;F桿原——改變泵深前的懸點(diǎn)抽油桿載荷，N;其它符號(hào)同前。假設(shè)產(chǎn)氣量由Qgl變?yōu)镼g2套管分出氣量為總氣量乘以套管分氣率k。沉沒(méi)度為定值H時(shí)，沉沒(méi)壓力的變化量為公式3-54：懸點(diǎn)液柱載荷的變化量為公式3-55：3.9間抽井的參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)于一些抽油井，在實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)資料是一種較為完善化的態(tài)勢(shì)之下，并且向《提高抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件》輸入井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，軟件最終是會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)其最終的優(yōu)化結(jié)果的有效的管理和系統(tǒng)性的輸出的。需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題是，其中的油層靜壓帶入該油藏的平均地層壓力（發(fā)生在缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下）時(shí)會(huì)有較大的誤差，從當(dāng)前的實(shí)際研究成果來(lái)看的話，要想最大程度的實(shí)現(xiàn)這一問(wèn)題的有效的管理和系統(tǒng)性的解決，最好辦法是根據(jù)實(shí)測(cè)靜液面推算。流壓計(jì)算必須是在正常的數(shù)據(jù)的情況之下予以實(shí)時(shí)管理和系統(tǒng)性的計(jì)算的。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的調(diào)開(kāi)制度，可以使抽油井保持合理的沉沒(méi)度，減少無(wú)功抽吸，提高井下效率。a.確定停抽點(diǎn)如果繼續(xù)開(kāi)井，液面會(huì)下降到接近連續(xù)生產(chǎn)的位置，泵抽產(chǎn)量進(jìn)入第二個(gè)平臺(tái)，這時(shí)的泵抽產(chǎn)量很低，抽油效率低于控制指標(biāo)。圖3-9間抽井泵抽產(chǎn)量隨時(shí)間變化示意圖從圖3-9看出，停抽點(diǎn)必須設(shè)在泵抽產(chǎn)量進(jìn)入第二個(gè)產(chǎn)量平臺(tái)之前。由于泵抽產(chǎn)量地面計(jì)量帶有滯后性，影響因素較多、精度不高，我們通常根據(jù)示功圖的充滿(mǎn)系數(shù)判斷油井的供液情況。b.確定啟抽點(diǎn)液面恢復(fù)時(shí)沉沒(méi)度隨時(shí)間的變化滿(mǎn)足下式公式3-56：4提高有桿泵系統(tǒng)效率的措施及效果研究4.1沙南油田沙丘3油藏系統(tǒng)效率現(xiàn)狀沙南油田沙丘3油藏具有埋藏深、低滲透率、高氣液比的特點(diǎn)。4.1.1油藏地質(zhì)特征沙南油田位于準(zhǔn)葛爾盆地東部帳北斷褶帶中部，沙丘構(gòu)造南斷塊沙丘斷背斜上。4.1.2開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)況（1）彈性開(kāi)采階段（1997.8-1998.9）這一階段由于井?dāng)?shù)增加，產(chǎn)量不斷增加，最高日產(chǎn)量達(dá)到123.4t。地層壓力由原始地層壓力（20.3Mpa）降至飽和壓力（12.76Mpa），總壓降7.54Mpa，累積產(chǎn)油3.86×104t，采出程度2.51%。每降1Mpa產(chǎn)油0.512×104t，綜合含水5.3%，平均采油速度2.3%。（2）溶解氣驅(qū)開(kāi)采階段（1998.10-2002.11）該階段產(chǎn)油11.0333×104t，產(chǎn)水0.6357×104m3；地層壓力降至8.3Mpa，階段采油速度1.72%，采出程度9.67%，綜合含水7.7%，該階段壓降4.46Mpa。4.1.3系統(tǒng)效率測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表4-1。表4-1抽油機(jī)井現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)4.2地面系統(tǒng)提高系統(tǒng)效率的措施及效果4.2.1抽油機(jī)節(jié)能改造與應(yīng)用節(jié)能電機(jī)沙南油田沙丘3油藏普遍采用12型以上的常規(guī)抽油機(jī)和Y系列電機(jī)，存在嚴(yán)重的“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，造成系統(tǒng)效率低下，因此我們對(duì)常規(guī)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行氣平衡抽油機(jī)改造，研制成功了游梁式抽油機(jī)調(diào)徑變矩平衡節(jié)能技術(shù)，及其配套裝置節(jié)能配置技術(shù)，2009年到2011年間在沙南油田沙丘3油藏推廣。圖4-1變矩平衡原理示意圖表4-2列出了10口進(jìn)行節(jié)能改造的抽油機(jī)井的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由表4-2可以看出，采取措施后的油井沖程由措施前的4.6m下降到3.6m，沖次由5.3min-1，下降到4.5min-1，輸入功率由12.8kW下降到10.2kW，日產(chǎn)液增加2.83t/d，平均泵效提高6.84%，平均系統(tǒng)效率提高4.77%，平均噸液耗電量減少0.84kW·h。表4-2機(jī)型優(yōu)化措施效果對(duì)比表4.2.2調(diào)平衡抽油機(jī)從其實(shí)際的誕生一直發(fā)展到現(xiàn)在，在其不斷的探索和發(fā)展的過(guò)程中，也是得到了大力的發(fā)展。特別是從最近這20年的實(shí)際發(fā)展情況上來(lái)看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，世界抽油機(jī)技術(shù)從其具體的發(fā)展態(tài)勢(shì)上來(lái)看的話，其實(shí)際的發(fā)展是非?？旖莸模彩茄邪l(fā)的多款不同功能，不同性能的抽油機(jī)。在具體的實(shí)施和執(zhí)行的過(guò)程中，發(fā)生了較大程度的改觀；進(jìn)而使得抽油機(jī)的使用范圍得到了大力的發(fā)展，總之，抽油機(jī)的各項(xiàng)性能以及系統(tǒng)性的指標(biāo)，在不斷的改進(jìn)和系統(tǒng)性的發(fā)展過(guò)程中，得到了大力的提升和系統(tǒng)性的發(fā)展。研究有桿抽油系統(tǒng)的能耗從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展形勢(shì)上來(lái)看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，其具體的研究態(tài)勢(shì)是較為復(fù)雜和繁瑣的，我們不難發(fā)現(xiàn)，都要求有桿抽油系統(tǒng)的綜合運(yùn)營(yíng)效率實(shí)現(xiàn)較大程度的提升和系統(tǒng)性的加強(qiáng)。進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)其在具體的運(yùn)行過(guò)程中的綜合能耗消耗的最小化的發(fā)展。影響系統(tǒng)效率的因素既包括抽油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、抽油桿、抽油泵等“硬件”因素，又包括沖程、沖次、沉沒(méi)度等“軟件”參數(shù)因素，只有將整個(gè)系統(tǒng)中的硬件設(shè)施以及軟件設(shè)施實(shí)現(xiàn)了較為有序的統(tǒng)一結(jié)合以及實(shí)時(shí)發(fā)展，才能夠最終維持整個(gè)系統(tǒng)的綜合效率的較大程度的提升和加強(qiáng)。通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率的較大程度的提升和加強(qiáng)的相關(guān)途徑和方式進(jìn)行具體的研究和管理，進(jìn)而找出可操作性的方案和可實(shí)施性的指標(biāo)，從而提出提高系統(tǒng)效率的技術(shù)對(duì)策以指導(dǎo)油田生產(chǎn)。表4-3是現(xiàn)場(chǎng)部分油井在調(diào)節(jié)平衡前后的測(cè)試數(shù)據(jù)，6口油井在調(diào)節(jié)平衡前平均噸液耗電量14.80kW·h，平均系統(tǒng)效率17.08%；調(diào)節(jié)平衡后平均噸液耗電量14.03kW·h，平均系統(tǒng)效率23.35%。調(diào)平衡后平均噸液節(jié)電0.76kW·h，系統(tǒng)效率提高了6.3%。表4-3抽油機(jī)平衡效果統(tǒng)計(jì)4.3井下系統(tǒng)提高系統(tǒng)效率的措施及效果4.3.1防氣技術(shù)目前沙南油田沙丘3油藏普遍采用三相分離器進(jìn)行防氣技術(shù)，應(yīng)用三相分離器平均可提高泵效17.77%，日產(chǎn)液增產(chǎn)率74.94%，見(jiàn)表4-4。表4-4三相分離器應(yīng)用效果表4.3.2合理優(yōu)化桿柱、管柱結(jié)構(gòu)合理優(yōu)化桿柱管柱結(jié)構(gòu)有利于提高井下效率。2011年對(duì)沙南油田沙丘3油藏存在問(wèn)題的20多口油井進(jìn)行了桿柱管柱優(yōu)化。具體措施有：抽油桿加重、安裝扶正器和油管錨定。4.3.3實(shí)行間開(kāi)合理的抽汲參數(shù)也是提高系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素。因此研究人員為沙南油田沙丘3油藏設(shè)計(jì)了提高系統(tǒng)效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，該軟件以油井參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的敏感性程度作為優(yōu)化的依據(jù)，通過(guò)對(duì)影響系統(tǒng)效率的主要因素進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、效率、節(jié)能三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。表4-5是13口油井實(shí)行間開(kāi)前后的平均統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由表看出實(shí)行間開(kāi)后，平均日產(chǎn)液量提高0.32t/d，平均泵效提高6.8%，平均系統(tǒng)效率提高2.0%，噸液耗電量減少0.34kW·h。表4-5實(shí)行間開(kāi)技術(shù)效果表4.3.4優(yōu)化抽汲參數(shù)有桿泵采油在整個(gè)石油開(kāi)采的過(guò)程中，是一種使用的較為普遍的一種方式，游梁式抽油機(jī)也是在整個(gè)機(jī)械采油的過(guò)程中，使用的最為頻繁的一種設(shè)備，使用比例高達(dá)90%以上。由于我國(guó)的油田的不斷深入開(kāi)展和系統(tǒng)性的實(shí)施，采油成本也呈現(xiàn)出大幅度的提升和加強(qiáng)的態(tài)勢(shì)，開(kāi)展有桿抽油系統(tǒng)能耗與節(jié)能技術(shù)研究，對(duì)于整個(gè)油田實(shí)現(xiàn)最大程度的節(jié)能減耗及高效開(kāi)發(fā)，發(fā)揮出來(lái)的綜合意義是尤為重大的。在采油工作實(shí)施的過(guò)程中，有桿泵采油方法是一種有效的采油方法，該方法在國(guó)內(nèi)外采油工程實(shí)施過(guò)程中廣泛應(yīng)用，當(dāng)前我國(guó)相應(yīng)的系統(tǒng)并不能滿(mǎn)足采油的需要，在各項(xiàng)技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，有桿泵采油系統(tǒng)的應(yīng)用使得石油企業(yè)采油作業(yè)的工作效率獲得了有效地提升。合理的抽汲參數(shù)也是提高系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素。因此研究人員為沙南油田沙丘3油藏設(shè)計(jì)了提高系統(tǒng)效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，該軟件以油井參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的敏感性程度作為優(yōu)化的依據(jù)，通過(guò)對(duì)影響系統(tǒng)效率的主要因素進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、效率、節(jié)能三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。通過(guò)這樣的一次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的親自動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程，我能夠?qū)W到很多平時(shí)在書(shū)本中學(xué)不到的較多的知識(shí)，不僅是增長(zhǎng)了我的見(jiàn)識(shí)，更多的是擴(kuò)充了我的生活閱歷，客觀來(lái)講，主要可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面：1、在這樣的一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，動(dòng)手操作實(shí)踐的過(guò)程中，我能夠?qū)⑵綍r(shí)在書(shū)本中學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐的工作能夠予以高效統(tǒng)一的結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)與知識(shí)之間的融會(huì)貫通，最終將書(shū)本上學(xué)