中国石油大学采油工程课程设计毕业设计论文.doc

采油工程课程设计姓名：编号：19班级：石工11-14班指导老师：日期：2014年12月25号目录3.1完井工程设计23.1.1油层及油井数据23.1.2射孔参数设计优化23.1.3计算油井产量33.1.4生产管柱尺寸选择33.1.5射孔负压设计33.1.6射孔投资成本计算43.2有杆泵抽油系统设计53.2.1基础数据53.2.2绘制IPR曲线53.2.3根据配产量确定井底流压73.2.4井筒压力分布计算73.2.5确定动液面的深度213.2.6抽油杆柱设计243.2.7校核抽油机253.2.8计算泵效，产量以及举升效率263.3防砂工艺设计313.3.1防砂工艺选择323.3.2地层砂粒度分析方法323.3.3 砾石尺寸选择方法333.3.4支持砾石层的机械筛管规格及缝宽设计。333.3.5管外地层充填砾石量估算。333.3.6管内充填砾石量估算333.3.7携砂液用量及施工时间估算343.3.8防砂工艺方案施工参数设计表343.4总结353.1完井工程设计3.1.1油层及油井数据表3-1油层及油井相关系数井筒半径10.0cm边界半径150cm井底压力6.5Mpa边界压力16.5Mpa油层有效厚度10m0.5污染厚度25cm污染程度0.3压实厚度10mm压实度0.1表3-2所对应的相关参数序号射孔枪孔相位角井深地温地层压力19732412028009529Mpa表3-3射孔枪弹的性能参数及成本价格枪型孔径/mm孔深/mm弹价/元每孔枪施工价/元每孔73枪，弹10200131700其它相关参数：渗透率0.027 ，有效孔隙度0.13，泥岩声波时差为3.30 ，原油粘度8.7Mpa/s,原油相对密度为0.8，体积系数为1.15。3.1.2射孔参数设计优化（1）计算射孔表皮系数和产能比根据石油工程综合设计书中图3-1-10和图3-1-11得=2.1，=22，=0.34。（2）计算，a) PR1=-0.1+0.0008213PA+0.0093DEN+0.01994PD+0.00428PHA-0.001427+0.20232-0.1147CZH+0.5592ZC-0.0000214PHA2 =0.59248b) PR1=,得=5.03018c) 因为S1=Sdp+Sp,所以Sdp=S1-Sp=5.03018-2.1=2.93018d) 因为St=Sdp+Sp+Sd,所以Sd=St-Sdp-Sp=22-2.93018-2.1=16.969823.1.3计算油井产量q理论=231.73cm3/s=20.02m3/dq实际=q理论*PR=20.02*0.34=6.81m3/d3.1.4生产管柱尺寸选择(1)高含水期的日产液量QLQL=q实际/(1-fw)=6.81/(1-85%)=45.37m3/d(2)泵的理论排量及泵类型的选择QtL=QL/=45.37/0.6=75.62m3/d采用常规管式泵，选择理论排量，按照冲次10每分钟，冲程为2米，充满系数为1进行计算。QtL=1440fp*s*n=得D=0.057m=57.82mm查表3-1-1.所以选用70mm管式泵，油管外径88.9mm,套管尺寸为。3.1.5射孔负压设计（1）利用美国conoco公司计算方法a) 最小有效负压差值的确定=6.414Mpab) 最大有效压值的确定=10.952Mpac) 射孔有校负压差的确定因为，同时不考虑产层出砂，所以=0.2*6.414+0.8*10.952=10.00Mpa3.1.6射孔投资成本计算Y=1700*10+13*24*10=20120元将计算结果汇总，如下表3-4所示表3-4完井设计汇总表序号PRStSpPR1S1SdpSdq理论190.34222.10.592485.030182.9301816.9698220.02m3/dq实际fwDpDtDc6.8068m3/d85%60%70mm88.9mm10.9526.41410.0443.2有杆泵抽油系统设计3.2.1基础数据A. 地层中深：2800m，油层温度：95，油层压力：28Mpa;B. 油管外径：139mm,套管内径：124mm，油管外径：89mm，油管内径：76mm;C. 地表恒温层温度：16，原油密度：850kg/m，水密度：1g/cm3,气体相对密度：0.65;D. 原油饱和压力：3Mpa,体积含水率：40%;E. 井口套压：1.2Mpa，井口油压：1Mpa，生产气油比：20m3/m3;F. 原产液量：30t/d，原生产压差：6Mpa;G. 抽油机型号：CYJ12-4.8-70HB，可造冲程：4.8m、4.2m、3.6m，可造冲次：2/min、3/min、4/min、5/min、6/min;H. 可选泵径：44mm、56mm，可选杆：19mm、22mm、25mm;I. 杆级别：D级，杆强度：810Mpa;J. 电机额定功率：37kw,最小沉没压力：2.5Mpa。3.2.2绘制IPR曲线1) 已知测绘点井底流压，Pb=3Mpa,fw=40%,qtest=30t/d.a. 采油指数J1的计算因为PwftestPb所以b. 最大总产量qtmax则质量含水率=0.44所以CD= =0.11886=133.998t/d2）已知产量qt,计算井底流压取qt=130t/d,则qbqtqmax=1.892Mpa所以 =1.9395Mpa利用四点法绘制IPR曲线，四点分别为（0,28）、（125,3）（130,1.9395）、（133.998,0）IPR曲线如下图所示图3-1IPR曲线3.2.3根据配产量确定井底流压配产量50t/dqb=125t/d则3.2.4井筒压力分布计算（1）第一段由井底流压Pwf向上计算到熔点压力处（按深度增量迭代）地面混合液的密度： =910kg/m3估计井底至泡点压力深度:泡点压力处井的深度L=2800-1682=1118m1） 井筒温度场计算=69.16所以该井段平均温度为该井段的平均压力为2） 计算此段流体的物性参数a. 原油体积系数的计算该段井筒中的压力高于泡点压力，所以没有气体析出，则溶解气油比为，=0.65，=0.85。=322.88=1.1024b. 原油密度 =785.27kg/m3 c.油水混合物密度 =871.16kg/m3d.粘度计算i.原油粘度：=34.971pa*sZ=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.5044 死油的粘度：活油的粘度：=0.6786=0.828ii.水的粘度iii.混合液的粘度3） 计算压力梯度液体的质量流量 雷诺数：=6527.7绝对粗糙度：则摩擦阻力系数：所以垂直管段的压力梯度：=8528pa/m所以。相对误差，符合要求。则泡点压力深度：。（2）第二段从泡点压力Pb=3Mpa到泵吸入压力Pin=2.5Mpa,进行计算由此可以估算下泵深度。泡点压力处井的深度：L=2800-1682=1118m1）井筒温度场计算=62.52所以该井段平均温度为该井段的平均压力为2） 计算此段流体的物性参数a. 溶解气油比泡点压力系数=0.4250.7=0.15所以所以b.原油体积系数的计算=251.87=1.0702c. 原油密度 =807.14kg/m3 d.油水混合物密度 =883.82kg/m3e.粘度计算i.原油粘度：Z=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.6538 死油的粘度：活油的粘度：=0.7554=0.8765ii.水的粘度iii.混合液的粘度f.表面张力的计算i.油，天然气的表面张力=0.0199N/mii.水，天然气的表面张力=0.0688 N/m=0.0501 N/m=0.062 N/miii.油水混合物和天然气的表面张力g.天然气压缩因子的计算因为Rg0.7.则=207.0355压缩因子的初始值设为1，即z0=1 =0.958所以可以得到所以。h.天然气密度i.天然气的粘度=5.3143=123.8842因此=0.0127mpa.s3）计算压力梯度a. 气体的体积流量=28t/db. 气体的质量流量C. 液体的体积流量=d.液体的质量流量=0.5826kg/se.总体积流量f.总质量流量=0.5847kg/sg.判断流型所以该段流动型态为泡流。h.有关泡流的计算由实验可得泡状流的滑脱速度的平均值为0.244m/s通常取。气相存容比：=0.0297液相真实速度：=0.0565m/s平均密度：雷诺数：=3998.14相对粗糙度：则摩擦阻力系数：则摩擦压力损失：=0.454pa/m=8674.2pa/m则=57.6m相对误差，符合要求。地下泵深度：（3）第三段由井口油压pt=1Mpa向下计算出泵的排出口压力设，初选油管直径89mm,内径76mm，抽油杆19mm，利用压力增量迭代。1）井筒温度场计算L=983.5m=65.92所以该井段平均温度为该井段的平均压力为2）计算此段流体的物性参数a.溶解气油比泡点压力系数=0.382因为0.73.448所以所以所以取，则该段不出气。b.原油体积系数的计算=257.44=1.0723c.原油密度 =807.34kg/m3 d.油水混合物密度 =884.34kg/m3e.粘度计算i.原油粘度：Z=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.7476 死油的粘度： 活油的粘度：=0.6786=0.8280ii.水的粘度iii.混合液的粘度3） 计算压力梯度a.液体的体积流量=0.156m/s雷诺数：=4720相对粗糙度：则摩擦阻力系数：所以垂直管流的压降梯度为：=8673.76pa/m则=8.53Mpa相对误差，符合要求。所以泵的排出口压力为3.2.5确定动液面的深度由泵的吸入压力2.5Mpa,pc=1.2Mpa,估算动液面到泵口的距离为160m，在该段距离内由于液体的性质变化不大，所以可以用泵吸入口处的流体性质来近似求解。取（1） 溶解气油比Rs 泡点压力系数:=0.390.7因为0.7H=983.5m,因此只取一级杆，杆长为983.5m。3.2.7校核抽油机（1）抽油机型号：CYJ12-4.8-70HB,电机的额定功率为【p】=37kw，减速箱最大扭矩【M】=70KN.m。（2） 电动机功率计算3.2.8计算泵效，产量以及举升效率（1）泵效的计算 a.理论排量b.冲程损失系数计算=17554.06N油管未锚定：=0.937。c.充满系数的计算，此时。=207.0355所以可以得到。所以。泵内气液比：泵的充满系数：=0.76d.泵内液体的体积系数： =1.034e.漏失量的计算：求动力液的粘度：i.死油粘度Z=3.0324-0.02023=3.0324-0.02023*34.471=2.325=0.5867ii.活油的粘度：=0.759=0.8773iii.水的粘度所以可以得到动力液粘度为：柱泵初期的漏失量为： 则实际产量：存在很大的差距。泵效：（2）举升效率的计算： 1）光杆功率： 2）水力功率： 折算液面： =1522.05kw.举升效率：3)地面举升效率的计算：地面效率：泵的漏失系数：表3-6有杆抽油泵生产系统设计报告表设计人：魏征 设计日期：2014年12月30号1.油井基本数据油井深度/m2800油层压力/Mpa28油层温度/95套管内径/m0.124地面脱气原油密度/kg/m3850天然气相对密度0.65水密度/kg/m31000原油饱和压力/Mpa3生产气油比/m3/m320体积含水率/%40地表恒温层温度/162.原生产数据抽油机型号CYJ312-4.8-70HB产液量/t/d50产油量/t/d44.689井底流压/Mpa18油压/Mpa1套压/Mpa1.23.工艺设计参数抽油机型号CYJ312-4.8-70HB泵径/m0.056冲程/m4.8冲次/min-15下泵深度/m1697.14动液面深度/m1545.21产液量/t/d50产油量/t/d25.972泵效/%65.95柱塞冲程/m4.2泵充满度/%82.28泵漏失系数/%98.78悬点最大载荷/kn40.87悬点最小载荷/kn37.49减速箱最大扭矩/kn.m10.44系统效率/%25.5地面效率/%59.56井下效率/%42.83抽油杆径/mm252219抽油杆长/m016970抽油杆顶部压力最大、最小/MpaMax=107.56Min=98.6273.3防砂工艺设计题干：某疏松砂岩油藏，井深2000m,采用177.8mm套管射孔完井。油管内径56mm，日平均产液量50t/d,含水率为30%，该井生产厚度为8.5m,其中隔层厚度合计为5.5m，地层泥质含量为11%，该井生产过程中出砂严重，必须进行防砂作业，对井口冲出的地层砂进行粒度分析。可得如表3-7所示的数据。 该井采取防沙工艺，请完成以下设计工作：（1） 为该井选择合适的防砂工艺并说明依据；（2） 对选定的防砂工艺设计主要的施工参数，要求有详细的设计分析步骤和依据；（3） 编写防砂方案优化和施工参数的设计报告。表4-7 某井井口冲出砂筛析数据粒径/mm质量分数/%累计质量分数/%0.2850.0210.0210.2129.7099.730.17510.820.530.10718.2738.80.05416.4255.220.032215.0670.280.02597.2477.520.010114.5892.10.0027.4499.543.3.1防砂工艺选择由题可知，该井出砂严重，不进行防砂作业无法进行进一步的生产，因此，选择筛管砾石充填防砂的方法。工艺特点：（1）持砂效果好，有效期长；（2）适用范围广，适应于出砂严重的井，细砂防砂井和高产井防砂；（3）管外挤压充填有利于改善井底流动结构；（4）成本相对较高。施工过程相对复杂。3.3.2地层砂粒度分析方法由井口冲出砂筛析数据表计算出相应的累计质量分数，得到地层砂半对数的累计分布曲线，如图3-1：查图3-1，读取， （mm）（1） 粒度中值（2） 分选系数（3） 均匀系数C5=C1.5,不满足相应模型。选择sauder方法。确定砾石粒度中值：根据砾石粒径工业标准选择，标准筛目4050，砾石直径0.300.42mm，粒度中值0.36mm,渗透率66.3.3.4支持砾石层的机械筛管规格及缝宽设计。套管直径177.8mm，径向厚度不低于40mm,则由绕丝筛管与套管配合表查得筛管直径为87mm。缝宽选择0.20mm系列缝宽。3.3.5管外地层充填砾石量估算。（1）管外充填半径为（2）防砂层厚度 管外充填砾石量3.3.6管内充填砾石量估算防砂层往下界延伸0.5m后主体筛管长度井筒环空充填砾石量：3.3.7携砂液用量及施工时间估算取砂比20%，排量（1） 顶替液用量（2） 注入时间3.3.8防砂工艺方案施工参数设计表表3-8 筛管砾石充填防砂施工参数地层砂粒度中值d50/mm0.0669分选系数F2.374均匀系数C6.667砾石粒度中值D50/mm0.3345砾石直径/mm0.300.42绕丝筛管缝宽/mm0.2管外砾石充填量/m36.0管内砾石充填量/m30.126砂比/%20排量/m3/min2.0顶替度/m330.63施工时间/min18.383.4总结本次采油方向的课程设计不仅使我对相关的理论知识有了一个更加全面和深刻地理解和掌握，同时对实际生产工作的相关工艺过程和设计流程也有了一定的了解，提高了我们理论与实践相结合的能力，使我们从实践的角度认识到专业课的重要性，为以后的学习和工作打下了良好的基础。当然设计中不免有一些困难和挫折，例如理论知识系统掌握的不完整，不牢固等，但课程设计本身就是一个发现问题并解决问题的过程，值得庆幸的是，我们并没有因困难和挫折而止步不前，而是通过同学之间的交流和学习，老师的指导从而认识问题进而解决问题。其中也包括由于自身的特殊性，在俄罗斯交流学习，不能和同学们面对面地进行交流与合作，这不免有些遗憾，但却也通过对相应理论知识和文章的研读，老师们的指导，同学们的交流与合作等，使本次课程设计能够圆满完成，使遗憾之余也增添了一丝欣慰。当然最后，还是要感谢老师们和同学们的悉心指导和热情帮助。1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. 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