检泵设计标准

（3）悬点载荷及抽油杆柱设计计算答：（1）. 根据悬点最大、最小载荷的计算公式：（它是针对液体粘度较低、直井、游梁抽油机的杆柱载荷公式）。 式中： 第i级杆每米杆在空气中的质量，Kg/m 第i级杆杆长，m； i 抽油杆级数，从下向上计数； PZ泵排出口压力，Pa；PN泵的沉没压力，Pa；N冲次，rpm;S光杆冲程，m；fP活塞截面积，m2；g重力加速度，m/s2； 式中：令fr0=0 Pj第j级抽油杆底部断面处压力,Pa： Pt井口压力，可取Pt106Pa; 0地面油密度，kg/m3; fw体积含水率，小数；(2)计算悬点最大，最小载荷注： 为下冲程动载荷修正系数，与抽油机的几何参数和泵的充满程度有关，在抽汲不含气液体时，一般取 。 为应力波在抽油杆柱中的传播速度， (3)校核疲劳强度（注：古得曼使用系数，它是个经验值，与油井腐蚀条件，抽油杆的维护操作因数有关，一般取 ，使用新油杆和无腐蚀的油井中工作时， 可取1.0）则： 所以抽油杆不会发生疲劳破坏，符合强度设计要求。（4）抽油机校核计算(1)计算曲柄轴最大扭矩计算公式(12)抽油机校核钻机最大载荷为大于最大悬点载荷，因此满足要求。式中： 最大扭矩，Nm;悬点最大载荷，N;悬点最小载荷，N;S冲程，m。(2)抽油机校核钻机最大载荷为 大于最大悬点载荷 ，因此满足要求。（5）泵效计算泵效：指生产过程中实际产量与理论产量的比值。其计算公式为： 式中：考虑抽油杆柱和油管柱弹性伸缩后的柱塞冲程与光杆冲程之比，表示杆、管弹性伸缩对泵效的影响；进入泵内的液体体积与柱塞让出的泵内体积之比，表示泵的充满程度， ； 泵漏失对泵效影响的漏失系数，这里取 ；吸入条件下被抽汲液体的体积系数。故泵效为：（6）.举升效率计算水功率与光杆功率计算：（a）水功率（有效功率）：是指一定时间内将一定液体具升一定距离所需要的功率。1. 光杆功率计算：P光= SN/60 2.水力功率：P水力Q实际（PZPN）/86.41.137KW3. 井下效率： 4.地面效率：地P光/ P电机 68.98 % 5. 系统效率：总P地/ P井下 74.2 % 6. 3设计计算总结果表采油工程课件 离线作业0803-设计计算总结果表2009-12-28 0:14班级0803配产量 XX t/d班级内序号66666666666采油指数 0.897M3(d Mpa) 井深2000m井底流压XX MPa静压18 MPa下泵深度班级0803班级内序号66666666666井深2000m静压18 MPa油层温度90含水率0.4套压0.5MPa油压1MPa生产气油比50m3/m3抽油机型号CYJ10353HB泵径44mm冲程3m冲次6rpm中华人民共和国石油天然气行业标准抽油杆柱组合设计方法1 主题内容与适用范围 本标准规定了抽油杆柱组合设计方法。 本标准适用于油田常规油井条件下，游梁式抽油装置的抽油杆柱组合设计，其它型式抽油装置的抽油杆柱组合设计亦可参照使用。 本标准不适用于斜井、高凝油及稠油井抽油装置的抽油杆柱组合设计。2 代号 2.1 物理量代号见表2。2.2 组合抽油杆柱代号采用杆柱最下部和最上部的抽油杆规格代号(见表1)组成，最下部抽油杆规格代号放在前面。例如：13mm，18mm，19mm抽油杆组成的杆柱，则组合抽油杆柱代号表示为46。表l抽油杆规格代号456789抽油杆直径131619222529表2序号代 号名 称单 位1Dp抽油泵公称直径m2S冲程m3n冲次min-14Lp抽油泵泵挂深度m5LmaxD级抽油杆组成的近似等强度抽油杆柱的极限下泵深度m6T抽油杆最低抗拉强度Pa7Pm泵筒与柱塞间半干摩擦力N8泵筒与柱塞在半径方向上的间隙m9Re雷诺数10流量系数111抽汲液体密度kg/m3续表2序号代 号名 称单 位12do排出阀座孔直径m13c抽汲液体动力粘度mpas14Pt液体通过排出阀的水力阻力产生的对柱塞底部向上的推力N15nk排出阀数目个16Ap抽油泵柱塞截面积m217Ao排出阀座孔截面积m218Pf作用在抽油杆柱底部的液体上浮力N19Arl最下部一级抽油杆横截面积m220g重力加速度m/s221Pw下行程时抽油杆柱底部受的总下行阻力N22Lw需配加重杆总长度m23Aw加重杆横截面积m224r钢的密度kg/m325Li组合杆柱中第i级抽油杆柱长度m26i%第i级抽油杆柱所占百分比（i%）%27Ar抽油杆柱按长度加权平均截面积m228i抽油杆柱自下而上依次编排的级数，1，2，M29Ai第i级抽油杆柱横截面积m230At油管柱金属部分按长度加权平均横截面积m231j油管柱自下而上依次按管径编排的级数，1，2，Z32Lj第j级油管柱长度m33Atj第j级油管柱金属部分横截面积m234W抽油杆柱在液体中的重力N35qi第i级抽油杆单位长度的重力N/m36Wl作用在抽油泵柱塞上的液体载荷N37H抽油泵沉没度m38Po井口回压Pa39抽油机从上冲程开始到全部液柱载荷加载给悬点时的悬点位移m40E钢的弹性模量Pa41a抽油机从上冲程开始到全部液柱载荷加载给悬点时的曲柄转角rad42变形分布系数43Pmax悬点最大载荷N续表2序号代 号名 称单 位44Pmin悬点最小载荷N45a应力波在抽油杆柱中的传播速度，a=4968m/s46C下冲程动载荷修正系数，与抽油机的几何参数和泵的充满程度有关，在抽汲不含气液体时，一般取C=0.850.947SF古德曼使用系数。它是个经验数值，与油井腐蚀条件、抽油杆的维护操作因素有关。一般取SF=0.70.9，使用新抽油杆和在无腐蚀的油井中工作时，SF可取1.O48Mmax曲柄轴最大扭矩Nm49ASJ校核点以下抽油杆柱按长度加权平均截面积m250J校核点以下的最上部一级抽油杆柱称为第J级51LJ校核点以下抽油杆柱长度m52WrJ校核点以下抽油杆柱在液体中的重力N53J抽油机从上冲程开始到全部液体载荷加载给校核点时的校核点的位移m54aJ抽油机从上冲程开始到全部液体载荷加载给校核点时的曲柄转角rad55J校核点以下抽油杆柱与油管柱决定的变形分布系数56PmaxJ校核点处抽油杆所承受的最大载荷N57PminJ校核点处抽油杆所承受的最小载荷N58ArJ校核点处抽油杆横截面积m23 抽油杆柱近似等强度组合设计方法3.1 抽油杆强度级别的选择3.1.1 抽油杆强度级别和对应的抗拉强度见表3。表3抽油杆强度级别CDK抽油杆最低抗拉强度6207947949655887943.1.2 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。 3.1.3 在中载荷有腐蚀介质CO2，H2S的油井中，选择K级抽油杆。3.1.4 在重载荷有轻微盐水腐蚀的油井中，选择D级抽油杆。 3.2 抽油杆柱下部加重杆设计方法与步骤3.2.1 由已知DP，S，n三参数并以LP作为Lmax，在附录A（补充件）表A1中查出合适的抽油杆柱组合形式及各级抽油杆柱所占比例。 3.2.2 计算泵筒与柱塞间半干摩擦力。 (1)3.2.3 计算液体通过排出阀的水力阻力所产生的对柱塞底部的向上推力。 3.2.3.1 计算雷诺数 (2)3.2.3.2 求流量系数。 流量系数可由图1中的=f(Re)试验曲线确定，亦可由式(3)或(4)计算求得。图l 试验曲线图l一单钢球箱式；2一单钢球标准型；3一双球 （当Re3104时）(3) （当Re3104时）(4)3.2.3.3 计算液体通过排出阀的水力阻力所产生对柱塞底部的向上推力。(5)(6)(7)3.2.4 计算作用于抽油杆柱底部液体上浮力。(8)3.2.5 计算下行程时抽油杆柱底部所受的总下行阻力。(9)3.2.6 计算需配加重杆长度。(10)3.3 加重杆上部抽油杆柱组合设计方法与步骤3.3.1 计算各级抽油杆柱长度。根据按第3.2.1条选定的抽油杆柱型式及各级的抽油杆柱所占比例，计算各级抽油杆柱长度Li。(11)3.3.2 求抽油杆柱按长度加权平均截面积。(12)3.3.3 计算油管柱金属部分按长度的加权平均横截面积。(13)3.3.4 计算抽油杆柱在液体中的重力。 (14)3.3.5 计算作用在抽油泵柱塞上的液体载荷。(15)3.3.6 计算抽油机从上冲程开始到液柱载荷加载完毕时（初变形期）悬点位移。（油管锚定）(16)（油管未锚定）(17)3.3.7 计算抽油机从上冲程开始到液柱载荷加载完毕时（初变形期）曲柄转角。(18)3.3.8 计算变形分布系数。 （油管未锚定）(19)（油管锚定）(20)3.3.9 计算悬点最大、最小载荷。(21)(22)3.10 校核疲劳强度。 (23) 如果式(23)不成立，则重新选择抽油杆柱组合型式或更换高强度抽油杆，再重复按上述抽油杆柱组合设计方法进行计算。3.3.11 计算曲柄轴最大扭矩。 (24)3.3.12 计算示例见附录B（参考件） 4 抽油杆柱等强度组合设计方法4.1 按油杆强度级别的选择 根据3.1条规定进行抽油杆强度级别的选择。4.2 抽油杆柱下部加重杆设计计算4.2.1 初定油管柱和抽油杆柱组合型式及SF值，输入已知数据。4.2.2 根据3.2.2条3.2.6条规定方法计算出所需加重杆长度。4.3 加重杆上部抽油杆柱组合设计计算4.3.1 用迭代法从加重杆顶端抽油杆开始向上，每增加一个抽油杆长度L,进行一次4.3.2条4.3.10条计算。4.3.2 计算校核点以下抽油杆柱按长度加权平均截面积。 (25) (26)4.3.3 计算油管柱金属部分按长度的加权平均截面积。(27)4.3.4 计算校核点以下抽油杆柱在液体中的重力。(28)4.3.5 计算作用在抽油泵柱塞上的液体载荷。(29)4.3.6 计算抽油机从上冲程开始到液体载荷加载完毕时（初变形期）校核点位移。（油管锚定）(30)（油管未锚定）(31)4.3.7 计算抽油机从上冲程开始到液体载荷加载完毕时曲柄转角。(32)4.3.8 计算变形分布系数。（油管未锚定）(33)（油管锚定）(34)4.3.9 计算校核点最大、最小载荷。(35)(36)4.3.10 校核疲劳强度。(37)4.3.11 当式(37)不成立时，增加抽油杆直径一个等级，继续重复4.3.2条4.3.10条计算。4.3.12 当抽油杆直径增加到大于选定的抽油杆柱组合型式中最大直径的抽油杆时，得出该种抽油杆柱组合型式的极限下泵深度值Lmax。4.3.13 比较Lp与Lmax。 当Lp Lmax时，重新选择抽油杆柱组合型式或更换高强度抽油杆； 当Lp Lmax时，重新选择抽油杆柱组合型式或更换低强度抽油杆，也可调整SF值（减小SF值），继续重复4.l条4.3.11条的计算，直到Lp=Lmax为止，此时计算出的抽油杆柱组合型式即为适应油井实际工况条件的等强度组合抽油杆柱。4.3.14 计算曲柄轴最大扭矩。 (38)附录A抽油杆柱组合设计表（补充件）表A1 注：抽油杆柱组合设计表（表A1）在编制计算过程中，其有关参数选值如下：c=1mPas；L=950kg/m3；=0.1mm；nk=2；H=300m；Po=1MPa；a=4968m/s；E=2.0581011N/m2；T=794MPa；C=0.85；SF=0.9。抽油杆柱组合设计表（表A1）在编制过程中，假设油管柱已锚定。附录B抽油杆柱组合设计示倒（参考件） 已知抽油杆泵公称直径DP=58mm，泵隙为I级（=0.035mm），有两个排出阀，抽油泵下入深度LP=1800m，动液面深度1500m，井口回压0.9MPa，采出液体中含少量CO2，液体动力粘度20mPas，密度850kg/m3，生产参数：S=3m，n=9min-1；油管柱未锚定，需设计抽油杆柱。B1 初定抽油杆强度级别 因采出液体中含少量CO2，载荷较重，试选用D级抽油杆，其最低抗拉强度T=794MPa，取SF=0.9。B2 初选抽油杆柱组合型式 由已知DP=58mm，S=3m，n=9min-1，LP=1800m。查表A1，选择代号为79的抽油杆柱较为合适，其最大下泵深度Lmax=1864m，杆柱由29%的22mm抽油杆，29%的25mm抽抽杆和42%的29mm抽油杆三级组成。B3 计算衬套与柱塞间半千摩擦力B4 计算雷诺数B5 计算流量系数因为Re=70143104，根据式(3)知：=0.28。B6 计算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B7 计算作用于抽油杆底部液体浮力B8 计算下行程时抽油杆柱底部所受的总下行阻力B9 计算需配加重杆长度设选用加重杆的直径为38mm，则：B10 计算各级抽油杆长度 22mm抽油杆柱长L1=(1800-102)29%=492m 25mm抽油杆柱长工L2=(1800-102)29%=492m 29mm抽油杆柱