有杆泵抽油系统设计施工推荐作法

胜利油田SY/T5873-2005概况随着油田的开发，原油生产中遇到许多新问题,为了解决这些新问题，涌现出许多新工艺、新技术、新设备。SY／T5873.1～4-93、SY／T5905-93、SY／T5903-93等六项标准，发布实施十余年，为油田生产发挥了重要作用。但受当时设备和技术现状的限制，原标准部分内容已不适用于目前油田的生产现状，有些数据、参数根据生产需要及技术改进需要调整。为了适应油田开发技术发展的需要，使设计、施工单位在抽油系统作业的各个环节中有一个可遵循的统一的规范，并且为方便使用，对六项标准进行了整合修订。有杆泵抽油系统是一套完整的体系，过去的标准分得过细，既有许多重叠、重复的条文，又在许多方面缺少必要的联系。因此，通过这次整合修订，增强其先进性、实用性和可操作性。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法目录有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法二、代号三、游梁式抽油机选型及安装一、标准适用范围四、抽油泵选择作法五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法六、生产管柱结构设计七、施工㈤机采措施不完善本标准规定了游梁式抽油机选型及安装、抽油泵选择作法、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法、生产管柱结构设计、施工等。本标准适用于油田有杆泵抽油系统设计、施工。一、标准适用范围有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法㈤机采措施不完善一、标准适用范围有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法本标准与SY／T5873.1～4-93、SY／T5905-93、SY／T5903-93六个标准相比主要变化如下：本标准对六项标准进行了统一的整合修订。对标准的编排方式、对原6个标准中重复的内容进行了较大的删改；对6个标准中物理量代号进行了统一编排。▲1.将每个标准中都包含的抽油机选择计算整合为标准的第四部分“游梁式抽油机选型及安装”；增加了抽油机安装的内容。▲2.抽油泵选择整合为标准第五部分“抽油泵选择作法”；▲3.抽油杆选择、长度计算及抽油杆强度校核计算整合为标准的第六部分“抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法”；▲4.“生产管柱结构设计”整合为标准第七部分；▲5.将“施工”整合为标准的第八部分。目录有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法二、代号三、游梁式抽油机选型及安装一、标准适用范围四、抽油泵选择作法五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法六、生产管柱结构设计七、施工㈤机采措施不完善1、组合抽油杆柱代号采用杆柱最上部和最下部的抽油杆规格代号（见表1）组成，最上部抽油杆柱规格代号放在前面。例：19mm，16mm，13mm抽油杆组成的杆柱，则组合抽油杆柱代号表示为64。二、代号抽油杆规格代号987654抽油杆直径,mm2925221916132、物理量代号本标准中涉及的物理量有145个（见讲义中的表2）。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法表1组合抽油杆柱代号145个物理量原来分散在六个标准中，且同一个物理量有不同的代号，比较混乱，本次修订依据SY/T6580－2004《石油天然气勘探开发常用量和单位》中规定的物理量代号，进行了统一归纳编排。目录有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法二、代号三、游梁式抽油机选型及安装一、标准适用范围四、抽油泵选择作法五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法六、生产管柱结构设计七、施工㈤机采措施不完善1、游梁式抽油机选型原则三、游梁式抽油机选型及安装有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法在一定参数配合和需要的下泵深度下，抽油机的选择主要由悬点载荷和曲柄扭矩两项指标来确定，即悬点最大载荷及曲柄轴最大扭矩不超过它们额定值。所选择的游梁式抽油机，应在使用期的大部分时间内具有较高的载荷利用率、扭矩利用率和电机功率利用率。尽可能选用节能抽油机。所选择的抽油机应进行区域统筹，对同一油区或同一个采油厂或油田，所选机型不宜太杂，流体性质和载荷要求都相近的井尽量选择同一规格和型号的抽油机所选择的游梁式抽油机，应满足油田开发方案长期需要。㈤机采措施不完善1)确定选型图因该井原油较稠，故选择长冲程抽油机，确定图A.4为此井选型图。2）选择机型在横坐标轴上找出下泵深度1150m的点，由此点作横坐标轴的垂线；再在纵坐标轴上找出和油井产量70m3/d对应的点，由此点作纵坐标轴的垂线。两垂线的交点落在8－3－37抽油机选择区域范围内。该机型即为选择的机型。三、游梁式抽油机选型及安装2、游梁式抽油机选型（举例说明）有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法已知一油井含水为零，原油密度为0.912g/cm3,动力粘度1100mPa·s，设计该井产量为70m3/d，其相应所需下泵深度为1150m，对抽油机进行选型。图A.4游梁式抽油机选型图Co㈤机采措施不完善三、游梁式抽油机选型及安装2、游梁式抽油机选型（举例说明）有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法已知一油井含水为零，原油密度为0.912g/cm3,动力粘度1100mPa·s，设计该井产量为70m3/d，其相应所需下泵深度为1150m，对抽油机进行选型。图A.4游梁式抽油机选型图C3）根据设定的抽油机适用年限，预测其油井末期生产动态，并重新考虑上两步。这样选择的机型就可满足油井生产变化的年限要求。4）在无法预测抽油机适用年限末期油井动态时，为满足抽油机的适用年限，一般在所选型号的基础上，应选大1个等级的机型为最终选择的机型。㈤机采措施不完善3、游梁式抽油机安装抽油机的现场安装与抽油机出厂前的总装顺序基本相同，油井现场组装时，底座安装位置有较严格的尺寸限制，以保证旋绳器对中井口。抽油机安装时参阅随机说明书,并执行SY/T0408－2000中有关抽油机安装的要求。三、游梁式抽油机选型及安装有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法原标准5905-93中未包含该内容，因为本标准涉及施工方面的推荐作法，所以增加此内容。目录有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法二、代号三、游梁式抽油机选型及安装一、标准适用范围四、抽油泵选择作法五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法六、生产管柱结构设计七、施工㈤机采措施不完善对产量小的深抽井，应优先选用杆式泵。对含气高、多砂、高粘等特殊条件的油井，可考虑采用特殊泵型，如防气泵、防砂泵、抽稠泵等；对因某些原因需下长尾管的油井，应采用过桥泵；对长冲程抽油井，可采用整筒泵；对高产能而套管直径相对较小的油井，可使用串联泵；对于斜井，应优先选择整筒悬挂式泵。四、抽油泵选择作法1、抽油泵选择原则所选择的泵径，应当以当前油井的预测产能为计算依据。对流体性质和下泵深度为常规条件的井，应以最大冲程、中等冲次为原则计算得出；对稠油或深泵挂井，应以最大冲程、较低冲次计算得出，以求得合理的生产效果，而且能在投产后，当油井的实际供液能力与预测值有一定出入时有地面调整参数的余地。选择的泵间隙等级，应根据井液的粘度确定，一般条件（＜0.1Pa·s）可选用Ⅰ级泵，井液粘度较高（0.1Pa·s～0.43Pa·s）可选用Ⅱ级泵，对高粘度油井（0.43Pa·s～1.10Pa·s）可选用Ⅲ级泵，各级泵的最大漏失量应不高于SY/T5059中规定的数值。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法㈤机采措施不完善四、抽油泵选择作法2、抽油泵泵效选取一般推荐泵效值为60％～70％。根据施工前一段时期的生产综合记录选取泵效值。根据同层系的油井选取泵效值。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法3、抽油泵泵径确定泵径按下式计算：wLpLpsnqd0297.0dp－泵径,mmqL－产量,m3/ds－冲程,mρwL－液体密度,kg/m3n－冲次,min-1ηp－泵效㈤机采措施不完善四、抽油泵选择作法4、抽油泵下泵深度确定直井：下泵深度主要由油层中部深度、油层中部流压及沉没压力来确定，一般按下式计算：gpPHDwLpswfP有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法Pps－要求泵充满程度为η时所需要的沉没压力,PaPwf－油层中部流压,PaρwL－液体密度,PaH－油层中部深度,m㈤机采措施不完善四、抽油泵选择作法4、抽油泵下泵深度确定斜井：先确定斜井下泵垂直深度（Dp），再折算出下泵的斜长深度（Dp′）。然后调整下泵垂直深度，使其符合井斜角和井眼曲率半径的限制。（1）折算的下泵斜长深度处井段井斜角α≤35°时，该下泵深度可确定。（2）当井斜角α＞35°时，必须用保证抽油泵稳定工作允许的井斜角(αe)进行验证，使α＜αe。αe用下式计算：有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法)452(arccos2beRhh－阀球与阀座接触点距阀罩内壁的距离，mRb－阀球半径，m㈤机采措施不完善四、抽油泵选择作法4、抽油泵下泵深度确定（3）下泵深度处井段△L长度内井筒轴线曲率半径Rw必须大于抽油泵不产生弯曲的井筒轴线曲率半径Rwe，即Rw＞Rwe。保证抽油泵不产生弯曲的井筒轴线曲率半径（Rwe）有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法当井斜角不大于12°时，要求Rw＞Rwe；而当井斜角大于12°时，除要求Rw＞Rwe外，还要求△L井段的井斜全角变化律小于0.125°/25m，且该井段的长度大于50m。（4）泵挂井段以上的其它井段井斜全角变化率应小于10°/25m。bbweDDLR82下泵深度Dp处井段△L长度内井筒轴线曲率半径Rw按下式计算。sin2)cos1(2LRΔw目录有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法二、代号三、游梁式抽油机选型及安装一、标准适用范围四、抽油泵选择作法五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法六、生产管柱结构设计七、施工㈤机采措施不完善五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法1、抽油杆选择原则2)在轻载荷或中载荷有轻微盐水腐蚀的油井中，选择C级抽油杆。3）在中载荷有腐蚀介质CO2，H2S及含砂、含蜡高的油井中，选择K级抽油杆。4）在重载荷有轻微盐水腐蚀的油井中，选择D级或H级抽油杆。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法1）抽油杆材质和级别的选择，应根据油井流体性质和载荷类型确定，抽油杆等级和对应的抗拉强度见下表。抽油杆的力学性能单位为兆帕抽油杆等级KCDH抽油杆抗拉强度620～793620～793793～965966～1136㈤机采措施不完善五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法抽油杆柱设计采用修正的古德曼应力图，采用多级杆柱组合为最佳。杆柱级数、各级杆长度按照各级杆等强度原则，并考虑到保持质量最小，通过计算确定，也可以从标准附录B中表B.1上直接查找，设计时各级杆的最大应力差应在0.5MPa。同时，为了减少70mm以上泵或深抽时抽油杆下部的断裂次数，对抽油杆下部可以考虑加重，防止杆柱的纵向弯曲。下面举例说明。2、抽油杆柱组合设计方法㈤机采措施不完善五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法2、抽油杆柱组合设计方法1）初定抽油杆强度级别因采出液体中含少量盐，载荷较重，试选用D级抽油杆，其最低抗拉强度T＝793MPa，取SF＝0.9。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法已知抽油泵公称直径dP＝44mm，泵隙为Ⅰ级（δ＝0.035mm），有两个排出阀，抽油泵下入深度DP＝1800m，动液面深度1400m，井口回压0.7MPa，采出液体中含少量盐，液体动力粘度10mPa·s，密度850kg/m3，生产参数：S＝6m，n＝4min-1；油管柱未锚定，需设计抽油杆柱。2）初选抽油杆柱组合型式由已知dP＝44mm，S＝6m，n＝4min-1，DP＝1800m。查抽油杆柱组合设计表B.1，选择代号为65的抽油杆柱较为合适，其最大下泵深度Lmax＝1843m，杆柱由58％的19mm抽油杆，42％的16mm抽油杆二级组成。1041140)(9402-/δd.FPN3）抽油泵泵筒与柱塞之间的摩擦载荷计算㈤机采措施不完善五、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法2、抽油杆柱组合设计方法有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法4）雷诺数计算9448)(6352ooPwLed/dnS.R25）流量系数计算因为Re=9448＜3×104,知：μ＝0.286）液体通过排出阀的水力阻力所产生的对柱塞底部向上推力计算78017295122wLOP03Pk5(Sn)A)/