有杆泵抽油系统设计

1、（SY/T 5873-2005）主讲：谢义华目目 录录一、采油设备及常用井下工具采油设备及常用井下工具二、游梁式抽油机选型及安装三、抽油泵选择作法四、抽油杆选择作法及抽油杆柱组合设计方法五、生产管柱结构设计六、生产管柱结构设计七、施工CYB d T H XX XX （X）S12倒置防砂泵S13可挂防砂泵S14等径防砂泵柱塞长度（米）泵筒长度（米）泵筒型式厚壁筒（无衬套）管式泵公称直径（mm）抽油泵代号注解:公称直径38mm，泵筒长度为6.6m，金属柱塞长度为1.2m的防腐耐磨管式泵表示为CYB38TH6.6-1.2F。江汉油田整体泵筒抽油泵代号及其表示方法江汉油田整体泵筒抽油泵代号及其表示方法

2、1、抽油泵、抽油泵一、采油设备及常用井下工具采油设备及常用井下工具抽油泵规格及标注抽油泵规格及标注序号名称标注方法备注1普通泵CYB38TH6.6-1.2（F1）32、38、44、56、70、83、952小口径普通泵CYB38TH6.6-1.2（F1）小口径32、38、443等径防砂泵CYB38TH6.6-1.2（S14）32、38、444可挂尾管强耐腐蚀泄油防砂泵CYB38TH1.2-6.6（S13）38、445强耐腐蚀倒置式防砂泵CYB38TH1.2-6.6（S12）32、38、44、566小外圆倒置式防砂泵CYB38TH1.2-6.9（S15）32、38、447测流式深抽泵CYB38TH

3、6.6-1.2（F3A）388杆式防气泵CYB38RH6.6-1.2（Q1）389深抽泵常规深抽泵CYB38TH6.6-1.2（F2）32、38小口径32深抽泵CYB32TH6.6-1.2（F2）小口径32带泵套小口径32深抽泵CYB32TH6.6-1.2（F2A）小口径32带沉砂泵套的抽油泵带沉砂泵套的抽油泵掺水防砂泵进油阀中心沉砂管进油双通接头尾 管下出油阀上出油阀沉砂管加长筒柱塞泵筒小外圆防砂泵小外圆防砂泵3、抽、抽 油油 杆杆 H级超高强度抽油杆的强度指标可达到级超高强度抽油杆的强度指标可达到9801275MPa，与，与D级杆级杆相比具有较高的承载能力及较低的腐蚀敏感性和较好的抗疲劳性

4、能。相比具有较高的承载能力及较低的腐蚀敏感性和较好的抗疲劳性能。玻璃钢杆的楔形接头 玻璃钢抽油杆密度为2.6钢杆密度为7.8玻璃钢抽油杆弹性模量为49600MPa钢杆弹性模量为201300MPa游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ 123.370(H) F(Y，B，Q)游梁式抽油机系列代号游梁式抽油机系列代号CYJ-常规型CYJQ-前置型CYJY-异相型悬点最大载荷，悬点最大载荷，10 kN10 kN光杆最大冲程，光杆最大冲程，m m减速箱曲柄轴最大允许扭矩减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m,kN.m减速箱齿轮形代号，减速箱齿轮形代号，H为点啮合双圆弧齿轮，省略-渐开线人字齿轮平衡方式代号平衡方

5、式代号F：复合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：气动平衡3、抽、抽 油油 机机 4、 封隔器类常用井下工具封隔器类常用井下工具 封隔器类井下工具的型号编制按行业标准封隔器类井下工具的型号编制按行业标准SY5105-1997SY5105-1997编制，编制，下面列举的是目前油田下面列举的是目前油田常用的几种封隔器常用的几种封隔器型号型号 说明说明 功能功能 Y341Y341 注水井封隔器注水井封隔器 压缩式、无卡瓦支撑、液压座封、上提解封压缩式、无卡瓦支撑、液压座封、上提解封 水井分注水井分注 K344K344 注水井封隔器注水井封隔器 扩张式、无卡瓦支撑、液压座封、液压解封扩张式、无卡瓦支撑、液

6、压座封、液压解封 水井分注水井分注 Y441Y441 注汽封隔器注汽封隔器 压缩式、双向卡瓦支撑、液压座封、上提解封压缩式、双向卡瓦支撑、液压座封、上提解封 热采注汽热采注汽 K331K331 热采封隔器热采封隔器 压缩式、无卡瓦支撑、压缩式、无卡瓦支撑、 热采注汽热采注汽 Y111Y111 封隔器封隔器 压缩式、尾管支撑、下放座封、上提解封压缩式、尾管支撑、下放座封、上提解封 油井分采油井分采 Y211Y211 封隔器封隔器 压缩式、单向卡瓦支撑、下放座封、上提解封压缩式、单向卡瓦支撑、下放座封、上提解封 油井分采油井分采 Y341Y341 油井封隔器油井封隔器 无卡瓦支撑、液压座封、上提解

7、封无卡瓦支撑、液压座封、上提解封 油井分采油井分采 Y441Y441 油井封隔油井封隔器器 双向卡瓦支撑、液压座封、上提解封双向卡瓦支撑、液压座封、上提解封 油井分采油井分采 国内封隔器现状：国内封隔器现状：国内封隔器分类标准国内封隔器分类标准-SY5105-86-SY5105-86按按封封隔隔件件工工作作原原理理分分类类分类名称分类名称自封式自封式压缩式压缩式锲入式锲入式扩张式扩张式分类代号分类代号ZYXK支撑方支撑方式名称式名称尾管尾管单向卡瓦单向卡瓦 双向卡瓦双向卡瓦无支撑无支撑锚瓦锚瓦支撑方支撑方式代号式代号12345坐封方坐封方式名称式名称提放管柱提放管柱转管柱转管柱自封自封液压液压

8、下工具下工具坐封方坐封方式代号式代号12345解封方解封方式名称式名称提放管柱提放管柱转管柱转管柱钻铣钻铣液压液压下工具下工具解封方解封方式代号式代号12345常用封隔器简介常用封隔器简介（1) Y2111) Y211型封隔器型封隔器 封隔器是一种靠卡瓦支撑、油管自重坐封隔器是一种靠卡瓦支撑、油管自重坐封、上提油管解封的压缩式封隔器。主要封、上提油管解封的压缩式封隔器。主要适用于分层试油、采油、找水、堵水等工适用于分层试油、采油、找水、堵水等工艺管柱中。艺管柱中。 结构结构由密封、支撑、轨道换向三部分由密封、支撑、轨道换向三部分组成。组成。型号：型号： Y211-114总长：总长： 1960m

9、m最大外径：最大外径： 114mm内通径：内通径： 50mm扶正块外径：扶正块外径： 116135mm、120-139mm坐封载荷：坐封载荷： 60100KN工作压力：工作压力： 上压上压 15、25MPa 下压下压 8MPa工作温度：工作温度： 120 技术规范技术规范：（1) Y2111) Y211型封隔器型封隔器 封隔器是一种靠尾管支撑、油管自封隔器是一种靠尾管支撑、油管自重坐封、上提油管解封的压缩式封隔器重坐封、上提油管解封的压缩式封隔器。主要适用于分层试油、。主要适用于分层试油、采油、找水堵采油、找水堵水等工艺管柱中。水等工艺管柱中。(2) Y111(2) Y111型封隔器型封隔器技

10、术规范技术规范：(2) Y111-114(2) Y111-114型封隔器型封隔器型型 号：号： Y111-114总总 长：长： 830mm最大外径：最大外径： 114mm内内 通通 径：径： 62mm坐封载荷：坐封载荷： 6080KN工作压力：工作压力： 上压上压 15MPa 下压下压 8MPa工作温度：工作温度： 120 工作原理：工作原理： 封隔器下到预定位置后，上提管柱封隔器下到预定位置后，上提管柱500800mm，使换向机构，使换向机构处于上死点，然后正转油管柱并下放管柱，由于坐卡总承的换向处于上死点，然后正转油管柱并下放管柱，由于坐卡总承的换向机构与套管壁间存在摩擦力作用，正转管柱时

11、换向机构不随之转机构与套管壁间存在摩擦力作用，正转管柱时换向机构不随之转动，从而使支撑机构随中心管下行，单向卡瓦被支撑机构撑开并动，从而使支撑机构随中心管下行，单向卡瓦被支撑机构撑开并卡在套管内壁上，继续下行，用管柱重量压缩胶筒使封隔器坐封；卡在套管内壁上，继续下行，用管柱重量压缩胶筒使封隔器坐封；需要掺水时，来自掺水管的清水经过上接头的流道到达内、外中需要掺水时，来自掺水管的清水经过上接头的流道到达内、外中心管间的环形空间，再从锥体上的排水孔流出，进入封隔器以下心管间的环形空间，再从锥体上的排水孔流出，进入封隔器以下的油套环形空间，对油井进行掺水解盐；解封时，直接上提管柱，的油套环形空间，对

12、油井进行掺水解盐；解封时，直接上提管柱，坐卡总承不动，其余上行，胶筒失去压缩力完成解封。坐卡总承不动，其余上行，胶筒失去压缩力完成解封。(3) Y221-114(3) Y221-114型封隔器型封隔器技术规范技术规范：(2) Y111-114(2) Y111-114型封隔器型封隔器适适 用用 套套 管：管： 51/2 in最最 大大 外外 径：径： 114 mm最最 小小 内内 径：径： 60 mm扶正体外径：扶正体外径： 张开张开135 mm、压缩、压缩114 mm工工 作作 压压 力：力： 25MPa工工 作作 温温 度：度： 135掺掺 水水 量：量： 10m3/d （4 4）Y341Y

13、341型液压平衡式封隔器型液压平衡式封隔器 Y341Y341型封隔器是一种无锚定、液压坐封、上型封隔器是一种无锚定、液压坐封、上提油管解封的压缩式封隔器。主要适用于直井、提油管解封的压缩式封隔器。主要适用于直井、斜井、水平井分层该封隔器主要用于试油、堵斜井、水平井分层该封隔器主要用于试油、堵水采油、酸化、压裂、分层注水等。等工艺。水采油、酸化、压裂、分层注水等。等工艺。有有Y341Y3419595 、Y341Y341114114 二种规格。二种规格。 结构结构该封隔器由防撞部分、座封部分、密封该封隔器由防撞部分、座封部分、密封部分、反洗井部分、重复锁紧及解卡等六个部部分、反洗井部分、重复锁紧及

14、解卡等六个部分组成。分组成。 （5 5）Y341Y341型液压平衡式封隔器型液压平衡式封隔器特点：双活塞低压坐封；可以大排量反洗井；能够重复特点：双活塞低压坐封；可以大排量反洗井；能够重复坐封，如果解封后只需油管内重新蹩压即可重新坐封，坐封，如果解封后只需油管内重新蹩压即可重新坐封，因而可以避免在深井高压注水过程当中由于压力和温度因而可以避免在深井高压注水过程当中由于压力和温度等因素的影响使得注水管柱产生伸缩变化造成封隔器提等因素的影响使得注水管柱产生伸缩变化造成封隔器提前解封或者失效的现象发生；防止下管柱的过程当中封前解封或者失效的现象发生；防止下管柱的过程当中封隔器中途坐封；采用耐高温高压

15、的特种橡胶材料制作的隔器中途坐封；采用耐高温高压的特种橡胶材料制作的密封胶筒，能够在高温状态双向承受高压；上提管柱解密封胶筒，能够在高温状态双向承受高压；上提管柱解封。因而该封隔器不仅性能优良，而且施工简单、方便封。因而该封隔器不仅性能优良，而且施工简单、方便，成功率高。，成功率高。5、脱接器、脱接器 抽油机井当活塞直径大于油管直径抽油机井当活塞直径大于油管直径时用于抽油杆与活塞联接和分离的自转时用于抽油杆与活塞联接和分离的自转式脱接器。它由上体和下体组成。上体式脱接器。它由上体和下体组成。上体由上接头、轨道管、防转销钉组成；下由上接头、轨道管、防转销钉组成；下体由中心杆、轨道套、键块、垫片、

16、弹体由中心杆、轨道套、键块、垫片、弹簧、下接头组成。上、下体接触时能自簧、下接头组成。上、下体接触时能自动相对旋转动相对旋转后实现对接，对接成后实现对接，对接成一体后上行至泵口再自动旋转一体后上行至泵口再自动旋转实实现脱接。该脱接器在能满足强度要求的现脱接。该脱接器在能满足强度要求的情况下，外形尺寸较小，可以满足多种情况下，外形尺寸较小，可以满足多种泵径的需求，应用范围广。泵径的需求，应用范围广。 机采措施不完善1、 游梁式抽油机选型原则游梁式抽油机选型原则二、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u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在一定参数配合和需要的

17、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。矩不超过它们额定值。u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。载荷利用率、扭矩利用率和电机功率利用率。u尽可能选用节能抽油机。尽可能选用节能抽油机。u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

18、选油田，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择同一规格和型号的抽油机u所选择的游梁式抽油机，应满足油田开发方案长期需要。所选择的游梁式抽油机，应满足油田开发方案长期需要。 机采措施不完善1) 1) 确定选型图确定选型图 因该井原油较稠，故选择长因该井原油较稠，故选择长冲程抽油机，确定图冲程抽油机，确定图A.4为此井选为此井选型图。型图。2）选择机型）选择机型 在横坐标轴上找出下泵深度在横坐标轴上找出下泵深度1150 m的点，由此点作横坐标轴的点，由此点作横坐标轴的垂线；再在纵坐标轴上找出和的垂线；再在纵坐标轴上找出和油井产量油井产量70 m3/d对应的点

19、，由此对应的点，由此点作纵坐标轴的垂线。两垂线的点作纵坐标轴的垂线。两垂线的交点落在交点落在8337抽油机选择区抽油机选择区域范围内。该机型即为选择的机域范围内。该机型即为选择的机型。型。二、游梁式抽油机选型及安装2、 游梁式抽油机选型（举例说明）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，原油密度为已知一油井含水为零，原油密度为0.912 g/cm3,动力粘度动力粘度1100 mPas，设，设 计该井产量为计该井产量为70 m3/d，其相应所需下泵深度为，其相应所需下泵深度为1150 m，对抽油机进行选型。，对抽油机进行选型。图图A.4 游梁式抽油机选型

20、图游梁式抽油机选型图C o 机采措施不完善二、游梁式抽油机选型及安装2、 游梁式抽油机选型（举例说明）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，原油密度为已知一油井含水为零，原油密度为0.912 g/cm3,动力粘度动力粘度1100 mPas，设，设 计该井产量为计该井产量为70 m3/d，其相应所需下泵深度为，其相应所需下泵深度为1150 m，对抽油机进行选型。，对抽油机进行选型。游梁式抽油机选型图游梁式抽油机选型图C 3）根据设定的抽油机适用年）根据设定的抽油机适用年限，预测其油井末期生产限，预测其油井末期生产动态，并重新考虑上两步。动态，并重新考虑

21、上两步。这样选择的机型就可满足这样选择的机型就可满足油井生产变化的年限要求。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，）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。个等级的机型为最终选择的机型。井深井深1500m以内选以内选8型，型，15002000m选选 10型，型， 20002400m选选 12型，型，2400以上以上选选14型型 机采措施不完善 对产量小的深抽井，对产量小的深抽井，应优先选用杆式泵。应优先选用杆式泵。 对含气高

22、、多砂、高粘等特殊条件的油井，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。油井，可使用串联泵；对于斜井，应优先选择整筒悬挂式泵。三、 抽油泵选择作法1、抽油泵选择原则、抽油泵选择原则 所选择的泵径，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

23、体性质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；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。有地面调整参数的余地。 选择的泵间隙等级，选择的泵间隙等级，应根据井液的粘度确定，一般条件（应根据井液的粘度确定，一般条件（0.1 Pas）可

24、选用可选用级泵，井液粘度较高（级泵，井液粘度较高（0.1 Pas0.43 Pas）可选用）可选用级泵，对级泵，对高粘度油井（高粘度油井（0.43 Pas 1.10 Pas）可选用）可选用级泵，各级泵的最大漏失级泵，各级泵的最大漏失量应不高于量应不高于SY/T 5059中规定的数值。中规定的数值。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法 机采措施不完善三、 抽油泵选择作法2、抽油泵泵效选取、抽油泵泵效选取有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法3、抽油泵泵径确定、抽油泵泵径确定 泵径按下式计算：泵径按下式计算： wLpLpsnqd0297. 0dp 泵径泵径, mmqL 产量产量, m3 /ds 冲程冲程, m

25、 wL液体密度液体密度 , kg/m3 n冲次冲次, min-1 p 泵效泵效 机采措施不完善三、 抽油泵选择作法4、抽油泵下泵深度确定、抽油泵下泵深度确定直井：直井：下泵深度主要由油层中部深度、油层中部流压及沉没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：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 要求泵充满程度为要求泵充满程度为时所需要的沉没压力时所需要的沉没压力, Pa Pwf 油层中部流压油层中部流压,PawL 液体密度液体密度,Pa H油层中部深度油层中部深度,m 机采措施不完善三、 抽油泵选择作法4、抽油

26、泵下泵深度确定、抽油泵下泵深度确定 斜井：斜井：先确定斜井下泵垂直深度（先确定斜井下泵垂直深度（Dp），再折算出下泵的斜长深度），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）。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。制。 （1）折算的下泵斜长深度处井段井斜角）折算的下泵斜长深度处井段井斜角35时，该下泵深度可确定。时，该下泵深度可确定。 （2）当井斜角）当井斜角35时，必须用保证抽油泵稳定工作允许的井斜角时，必须用保证抽油泵稳定工作允许的井斜角(e)进行验证，使进行验证，使 e 。 e用下式计算：用下式计算：有杆泵抽油系统设计、施工

27、推荐作法)452(arccos2beRhh 阀球与阀座接触点距阀罩内壁的距离，阀球与阀座接触点距阀罩内壁的距离，m Rb 阀球半径阀球半径 ，m 机采措施不完善三、 抽油泵选择作法4、抽油泵下泵深度确定、抽油泵下泵深度确定 （3）下泵深度处井段）下泵深度处井段L长度内井筒轴线曲率半径长度内井筒轴线曲率半径 Rw 必须大于抽油泵必须大于抽油泵不产生弯曲的井筒轴线曲率半径不产生弯曲的井筒轴线曲率半径Rwe ，即，即RwRwe 。 保证抽油泵不产生弯曲的井筒轴线曲率半径（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 当井斜角不大于当井斜角不大于12时，要求时，

28、要求 Rw Rwe ；而当井斜角大于；而当井斜角大于12时，时，除要求除要求Rw Rwe外，还要求外，还要求L井段的井斜全角变化律小于井段的井斜全角变化律小于0.125/25 m，且该井段的长度大于且该井段的长度大于50 m。 （4）泵挂井段以上的其它井段井斜全角变化率应小于）泵挂井段以上的其它井段井斜全角变化率应小于10/25 m。 （5）江汉采油厂一般以）江汉采油厂一般以50300m沉没度，且满足配产要求确定泵深。沉没度，且满足配产要求确定泵深。bbweDDLR82 下泵深度下泵深度Dp处井段处井段L长度内井筒轴线曲率半径长度内井筒轴线曲率半径 Rw按下式计算。按下式计算。sin2)cos

29、1 (2LRw 机采措施不完善四、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、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。级抽油杆。3）在中载荷有腐蚀介质）在中载荷有腐蚀介质CO2，H2S及含砂、含蜡高的油井中，选择及含砂、含蜡高的油井中，选择K级级抽油杆。抽油杆。4）在重载荷有轻微盐水腐蚀的油井中，选择）在重载荷有轻微盐水腐蚀的油井中，选择D级或级或H级抽油杆。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）抽油杆材质和级别的选择，应根据油井

30、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。油杆等级和对应的抗拉强度见下表。 抽油杆的力学性能抽油杆的力学性能 单位为兆帕单位为兆帕抽油杆等级抽油杆等级K KC CD DH H抽油杆抗拉强度抽油杆抗拉强度62062079379362062079379379379396596596696611361136 机采措施不完善组合抽油杆柱代号组合抽油杆柱代号 采用杆柱最上部和最下部的抽油杆规格代号组成，最上部抽油采用杆柱最上部和最下部的抽油杆规格代号组成，最上部抽油杆柱规格代号放在前面。例：杆柱规格代号放在前面。例：19 mm，16 mm，13 mm抽油杆组抽油杆组成的杆柱，则组合抽油杆

31、柱代号表示为成的杆柱，则组合抽油杆柱代号表示为64。抽油杆规格代号抽油杆规格代号 987654抽油杆直径抽油杆直径,mm ,mm 292522191613有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法组合抽油杆柱代号组合抽油杆柱代号 机采措施不完善四、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，也可以从标准直接查找

32、，设计时各级杆的最大应定，也可以从标准直接查找，设计时各级杆的最大应力差应在力差应在0.5 MPa。同时，为了减少。同时，为了减少70 mm以上泵或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。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、抽油杆柱组合设计方法 机采措施不完善四、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、抽油杆柱组合设计方法1）初定抽油杆强度级别）初定抽油杆强度级别 因采出液体中含少量盐，载荷较重，试选用因采出液体中含少量盐，载荷较重，试选用

33、D级抽油杆，其最低抗拉级抽油杆，其最低抗拉强度强度T793 MPa，取，取SF0.9。有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法 已知抽油泵公称直径已知抽油泵公称直径dP 44 mm，泵隙为，泵隙为级（级（0.035 mm），有），有两个排出阀，抽油泵下入深度两个排出阀，抽油泵下入深度DP1800 m，动液面深度，动液面深度1400 m，井口回，井口回压压0.7 MPa，采出液体中含少量盐，液体动力粘度，采出液体中含少量盐，液体动力粘度10 mPas，密度，密度850 kg/m3，生产参数：，生产参数：S6 m，n4 min-1；油管柱未锚定，需设计抽油杆；油管柱未锚定，需设计抽油杆柱。柱。2）初选抽油

34、杆柱组合型式）初选抽油杆柱组合型式 由已知由已知dP 44 mm，S6 m，n4 min-1 ， DP 1800 m。查抽。查抽油杆柱组合设计表油杆柱组合设计表B.1，选择代号为，选择代号为65的抽油杆柱较为合适，其最大下的抽油杆柱较为合适，其最大下泵深度泵深度Lmax1843 m，杆柱由，杆柱由58的的19 mm抽油杆，抽油杆，42的的16 mm抽抽油杆二级组成。油杆二级组成。1041140)(9402-/d.FPN3）抽油泵泵筒与柱塞之间的摩擦载荷计算）抽油泵泵筒与柱塞之间的摩擦载荷计算 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、抽油杆柱组合设计方法有

35、杆泵抽油系统设计、施工推荐作法4）雷诺数计算）雷诺数计算9448)(6352ooPwLed/dnS.R25）流量系数计算）流量系数计算因为因为Re = 94483104 , 知：知：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）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78017295122wLOP03Pk5(Sn)A)/AA(An.F2N7）作用于抽油杆底部液体浮力计算）作用于抽油杆底部液体浮力计算3014gDAFwlpr1brN8）下行程时抽油杆柱底部所受的总下行阻力计算）下行程时抽油杆柱底部所受的总下行阻力计算483552FFFPbrwN 机采措施不完善

36、四、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、抽油杆柱组合设计方法9）需配加重杆长度计算）需配加重杆长度计算设选用加重杆的直径为设选用加重杆的直径为38 mm，则：，则：44/gAPLrwwsbmr2L10）各级抽油杆长度计算）各级抽油杆长度计算%iLDLsbpr116mm抽油杆柱抽油杆柱（180018004444）4141738 m738 m组合结果：组合结果：38mm44m19mm1018m16mm738m19mm抽油杆柱抽油杆柱1800180044447387381018 m1018 m11）抽油杆柱加权平均截面积计算）抽油杆柱加权平均截面积计算0002460)M1.

37、ALAL/DAiwsbririPr( m m2 212）油管柱加权平均截面积计算）油管柱加权平均截面积计算:根据计算出的各级抽油杆长度，选择油管柱根据计算出的各级抽油杆长度，选择油管柱为：为：73 mm1800 m，由此得：，由此得：001165. 0/1ZiALDAtjjpt m m2 2 机采措施不完善四、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、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13）抽油杆柱在液体中的重力计算）抽油杆柱在液体中的重力计算37502)(M1WirirwLrrfPqL-Wi15）计算初变形期末悬点位移）计算初变形期末悬点位移380)11

38、(.AAEDPtrPL16）初变形期曲柄转角计算）初变形期曲柄转角计算510)21 (./S-arccos17）计算变形分布系数）计算变形分布系数8250)(.AA/AtrtN14）液体载荷计算）液体载荷计算16370)(P0wLpsPLAPgPD-DPN 机采措施不完善四、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、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19）校核疲劳强度）校核疲劳强度214rJmaxmh,AP233562504SFAP.T)(rJminmh,rJmaxmh,APSFAP.T)562504(rJminmh, MPa 则：则： 其中：其中：故抽油

39、杆柱强度足够。故抽油杆柱强度足够。 MPa18）悬点最大、最小载荷计算）悬点最大、最小载荷计算 )-(1- )vnD(SnvAEPWP60683sin30sin60cPcrLrfmaxmh,30690sin)1 ()30(sin60cPcrrfminmh,-vnDSnvEAC-WPNN 机采措施不完善五、生产管柱结构设计1 抽油杆柱结构抽油杆柱结构有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法柱塞柱塞光光 杆杆抽油杆抽油杆开泄器开泄器防脱器防脱器扶正器扶正器（含加重杆）（含加重杆）防蜡器防蜡器缓冲器缓冲器柱塞柱塞光光 杆杆抽油杆抽油杆脱接器脱接器图图1 图图21）抽油杆柱的基本结构自上）抽油杆柱的基本结构自

40、上而下的组成顺序是光杆、抽而下的组成顺序是光杆、抽油杆（单级或多级）、柱塞油杆（单级或多级）、柱塞( (见图见图1)1)。 2）因油井条件或管柱结构）因油井条件或管柱结构的需要可在杆柱上安装相关的需要可在杆柱上安装相关的井下工具的井下工具( (见图见图2)2)。 机采措施不完善五、生产管柱结构设计有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法基本油管柱结构基本油管柱结构 基本油管柱结构，自上而基本油管柱结构，自上而下的组成顺序是油管、泵、下的组成顺序是油管、泵、筛管、尾管和死堵。筛管、尾管和死堵。人工井底人工井底死死 堵堵尾尾 管管筛筛 管管泵泵套套 管管油油 管管2、油管柱结构、油管柱结构 机采措施不完善

41、五、生产管柱结构设计3、油管柱选配要求、油管柱选配要求有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法u1)1)除地层压力明显低于静液柱压力、井口无法装不压井控制器及除地层压力明显低于静液柱压力、井口无法装不压井控制器及只有压井才能进行起下作业的特殊工艺外，管柱的设计宜采用不压只有压井才能进行起下作业的特殊工艺外，管柱的设计宜采用不压井工艺。井工艺。u3)3)杆柱上各井下工具和抽油杆接箍的生产运行位置应避开泄油器杆柱上各井下工具和抽油杆接箍的生产运行位置应避开泄油器和复合管柱的变径接头和复合管柱的变径接头u2) )对装有偏心井口的井，管柱尾端须采用锥形死堵，管柱尾端应对装有偏心井口的井，管柱尾端须采用锥形死堵

42、，管柱尾端应距射孔顶界距射孔顶界15 m以上，油管挂以下以上，油管挂以下8 m之内不能有油管接箍，偏心之内不能有油管接箍，偏心宽度应大于宽度应大于35 mm。 机采措施不完善五、生产管柱结构设计3、油管柱选配要求、油管柱选配要求有杆泵抽油系统设计、施工推荐作法u5）不支撑井底的丢手分采管柱须有卡瓦封隔器或卡瓦固定，不）不支撑井底的丢手分采管柱须有卡瓦封隔器或卡瓦固定，不带卡瓦的支撑井底的丢手分采管柱在封堵层上下均须有封隔器进行带卡瓦的支撑井底的丢手分采管柱在封堵层上下均须有封隔器进行防顶平衡。防顶平衡。u4）刮蜡器或扶正刮蜡器的限位块在抽油杆上的固定方式，应以）刮蜡器或扶正刮蜡器的限位块在抽油

43、杆上的固定方式，应以不损害抽油杆为前提。不损害抽油杆为前提。u6）使用丢手分采管柱的井，抽油管柱不能压在丢手管柱上，应）使用丢手分采管柱的井，抽油管柱不能压在丢手管柱上，应与其有与其有0.3m以上的距离。以上的距离。1 1、机械式封隔器分层采油工艺管柱、机械式封隔器分层采油工艺管柱整体式管柱整体式管柱丢手式管柱丢手式管柱（1 1） 整体式整体式筛管筛管+Y111+Y111封隔器封隔器抽油泵抽油泵Y221Y221（Y211Y211）封隔器封隔器采油层采油层封闭层封闭层筛管丝堵筛管丝堵管柱结构简单，施工操作方便管柱结构简单，施工操作方便适应井斜适应井斜2525。 管柱定位不准确。管柱定位不准确。

44、管柱弯曲严重。管柱弯曲严重。 检泵作业时必须提出所有管柱。检泵作业时必须提出所有管柱。 不能多级使用。不能多级使用。 1 1、机械式封隔器分层采油工艺管柱、机械式封隔器分层采油工艺管柱（2 2） 丢手式丢手式丝 堵Y211封隔器泄油器+抽油泵采油层封闭层防顶卡瓦适应井斜适应井斜2525。 管柱定位不准确。管柱定位不准确。 不能多级使用。不能多级使用。 机械式封隔器没有机械式封隔器没有封隔件锁紧封隔件锁紧机构机构，而防顶卡瓦打掉以后，压重消失，而防顶卡瓦打掉以后，压重消失，仅仅是一个悬空的锥体撑开卡瓦，防顶仅仅是一个悬空的锥体撑开卡瓦，防顶锚定不牢固，因此出现了现场锚定不牢固，因此出现了现场上顶

45、、下上顶、下滑滑等问题。等问题。 打捞困难。打捞困难。 可实现深井浅修可实现深井浅修 避免了整体式管柱弯曲的问题避免了整体式管柱弯曲的问题2 2、液压式封隔器分层采油工艺管柱、液压式封隔器分层采油工艺管柱 随着油田开发进入中后期，油水关系进一步复杂，随着油田开发进入中后期，油水关系进一步复杂，层间矛盾进一步突出，斜井、定向井的增多和细分开层间矛盾进一步突出，斜井、定向井的增多和细分开采的要求，机械封隔器分采工艺管柱逐渐暴露出卡位采的要求，机械封隔器分采工艺管柱逐渐暴露出卡位不准、不能满足大斜度井使用要求、不能多级（不准、不能满足大斜度井使用要求、不能多级（3 3级级以上）使用等缺点，其使用范围

46、受到了很大的限制。以上）使用等缺点，其使用范围受到了很大的限制。针对这一问题，液压封隔器分层采油管柱在近几年得针对这一问题，液压封隔器分层采油管柱在近几年得到了迅猛的发展，也取得了很好的应用效果。到了迅猛的发展，也取得了很好的应用效果。整体式管柱整体式管柱丢手式管柱丢手式管柱2 2、液压式封隔器分层采油工艺管柱、液压式封隔器分层采油工艺管柱 优点：优点： 2、丢手泄压后，封隔器设计有锁紧机、丢手泄压后，封隔器设计有锁紧机构，保证了封隔器的构，保证了封隔器的高压密封高压密封和和锚定锚定。1、适应范围广，适用于、适应范围广，适用于直井、斜井、直井、斜井、定向井和水平井定向井和水平井。5、封隔器可以

47、、封隔器可以多级使用多级使用，可用于，可用于细分细分层层。4、封隔器的封隔器的坐封、锚定可靠坐封、锚定可靠，可用于，可用于机械式封隔器坐封困难井的卡封。机械式封隔器坐封困难井的卡封。6、可实现、可实现深井浅修深井浅修。3、卡位准确卡位准确，可用于小夹层井的卡封。，可用于小夹层井的卡封。2 2、液压式封隔器分层采油工艺管柱、液压式封隔器分层采油工艺管柱施工步骤施工步骤 ( (封上下采中间封上下采中间) ) 管柱下井管柱下井 油管打压油管打压 起出上部管柱起出上部管柱 下入生产管柱下入生产管柱丝堵Y341封隔器分流阀Y341封隔器Y441封隔器丢手工具 油层油层封闭层封闭层封闭层封闭层抽油泵 3

48、3、不动管柱换层采油工艺管柱、不动管柱换层采油工艺管柱 不动管柱换层采油工艺技术是针不动管柱换层采油工艺技术是针对油田进入开发中后期，层间矛盾对油田进入开发中后期，层间矛盾加剧，加剧，地质上认识不清地质上认识不清，含水大幅，含水大幅度上升，分采卡堵水效果差，度上升，分采卡堵水效果差，多层、多层、细分层换层找水及换层采油工作量细分层换层找水及换层采油工作量大，投入成本高大，投入成本高的现状而研制的。的现状而研制的。对于多层油井进行后期换层生产时，对于多层油井进行后期换层生产时，不需要上作业队伍和起下管柱，只不需要上作业队伍和起下管柱，只需要打一次液压就可以实现换层生需要打一次液压就可以实现换层生

49、产的目的，满足了在生产中及时换产的目的，满足了在生产中及时换层。层。 Y441B或或Y441E封封抽油泵抽油泵油水层油水层丢手工具丢手工具YK换层开关换层开关AY341Z或或Y341E封封丝堵丝堵YK换层开关换层开关BY341Z或或Y341E封封YK换层开关换层开关C油水层油水层油水层油水层完井过程完井过程 下下 入入 工工 艺艺 管管 柱柱 油油 管管 加加 压压 起起 出出 上上 部部 管管 柱柱 下下 泵泵 生生 产产换层过程换层过程 套套 管管 加加 压压换换 层层 油层油层1 1 油层油层2 2人工井底人工井底 Y441EY441E封隔器封隔器YKYK液压开关液压开关A AY341E

50、Y341E封隔器封隔器YKYK液压开关液压开关B B丢手工具丢手工具丝堵丝堵抽油泵抽油泵 该管柱较好地解决了清蜡洗井时入井液对油层的该管柱较好地解决了清蜡洗井时入井液对油层的污染和伤害问题，可实现封闭式洗井。污染和伤害问题，可实现封闭式洗井。 ZFZF洗井保护生产管柱洗井保护生产管柱； 机械式封隔器洗井保护管柱机械式封隔器洗井保护管柱； 4 4、洗井保护工艺管柱、洗井保护工艺管柱机械式封隔器洗井保护管柱图机械式封隔器洗井保护管柱图抽油泵抽油泵采油层采油层底球底球+ +筛管筛管+ +丝堵丝堵Y221Y221（Y211Y211）封隔器）封隔器筛管筛管11、机械式机械式封封 泵下接泵下接Y211Y2

51、11（或（或Y221Y221）封隔）封隔器，再下接单流器，再下接单流阀管柱。阀管柱。 柱。柱。 隐患：隐患：管柱存在管柱存在弯曲问题。弯曲问题。 泵下接泵下接Y211Y211（或（或Y221Y221）封隔器，）封隔器，再下接单流阀管再下接单流阀管柱。柱。 械式封隔器械式封隔器洗井保洗井保1、1、机械式封隔机械式封隔洗井保护生产管柱图洗井保护生产管柱图抽油泵抽油泵采油层采油层洗井保护器洗井保护器丝堵丝堵洗井保护器是专洗井保护器是专为洗井保护管柱为洗井保护管柱设计的，它随泵设计的，它随泵下入即可，使用下入即可，使用方便，成本也较方便，成本也较为低廉，有较高为低廉，有较高的推广应用价值。的推广应用价

52、值。 作用：作用：锚定油管、提高泵效锚定油管、提高泵效液压油管锚油管锚定管柱液压油管锚油管锚定管柱 机械式油管锚油管锚定管柱机械式油管锚油管锚定管柱 5 5、有杆泵锚定工艺管柱、有杆泵锚定工艺管柱机械式油管锚油管锚定管柱图机械式油管锚油管锚定管柱图抽油泵抽油泵采油层采油层底球底球+ +筛管筛管+ +丝堵丝堵机械油管锚机械油管锚局限性：局限性：机械机械式油管锚为压式油管锚为压重式，锚坐封重式，锚坐封后，管柱处于后，管柱处于较为严重的弯较为严重的弯曲状态，虽然曲状态，虽然起到了锚定油起到了锚定油管的作用，但管的作用，但增加了杆、管增加了杆、管和泵的磨损，和泵的磨损，同样降低了系同样降低了系统的效率

53、统的效率 。液压式油管锚油管锚定管柱图液压式油管锚油管锚定管柱图抽油泵抽油泵采油层采油层底筛堵底筛堵液压油管锚液压油管锚 液压油管锚液压油管锚是是专门的油管锚定工专门的油管锚定工具，具有操作使用具，具有操作使用方便等特点。方便等特点。 起管柱时需将起管柱时需将管柱泄流，或使油管柱泄流，或使油套压力平衡，否则套压力平衡，否则易在现场施工中造易在现场施工中造成卡管柱事故。成卡管柱事故。2 7/8J55加厚油管加厚油管2 7/8J55平式油管平式油管CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1筛管筛管丝堵丝堵人工井底人工井底图图1 1 常常规规抽抽油油管管柱柱示示意意图图带泄油器带泄油器 2 2 7 7

54、/ /8 8J55J55外外加厚油管长度加厚油管长度为管柱长度的为管柱长度的1 1/ /3 31 1/ /2 2。生产层生产层生产层生产层 掺水时筛管距油掺水时筛管距油层上界应小于层上界应小于20 m20 m，下，下接接1 1根油管作沉砂管。根油管作沉砂管。非掺水解盐井尾管长度非掺水解盐井尾管长度应小于应小于50m50m。 6、江汉采油厂常见管柱图、江汉采油厂常见管柱图CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1人工井底人工井底十字叉十字叉图图2 2 常常规规抽抽油油管管柱柱示示意意图图带泄油器带泄油器生产层生产层生产层生产层 掺水解盐时，掺水解盐时，十字叉与油层上十字叉与油层上界的距离应小于界的

55、距离应小于10 m10 m，非掺水解，非掺水解盐时，尾管长度盐时，尾管长度应小于应小于50 m50 m。2 7/8J55加厚油管加厚油管2 7/8J55平式油管平式油管3油管油管人工井底人工井底CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1十字叉十字叉图图3 3 7070mmmm以以上上大大泵泵管管柱柱图图带泄油器带泄油器生产层生产层生产层生产层用于大泵提液井。用于大泵提液井。对接脱接器时应对接脱接器时应缓慢进行，不可缓慢进行，不可用力过猛。用力过猛。2 7/8J55平式油管平式油管CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1筛管筛管丝堵丝堵人工井底人工井底带泄油器带泄油器+泵套泵套图图4 泵上带泵套的

56、掺水泵上带泵套的掺水解盐管柱图解盐管柱图 说明：当悬挂尾管超说明：当悬挂尾管超过下列值时应用使用悬挂过下列值时应用使用悬挂泵套，井深超过泵套，井深超过2400m2400m（如王广、西区等）一般（如王广、西区等）一般使用使用89mm89mm小外径泵套，小外径泵套，该泵套只用于该泵套只用于44mm44mm以以下抽油泵且不能带泄油器，下抽油泵且不能带泄油器，其它使用其它使用108mm108mm的泵套。的泵套。生产层生产层生产层生产层2 7/8J55加厚油管加厚油管2 7/8J55平式油管平式油管泵下悬挂尾管长度规定对于整筒泵，下接掺水管柱长度下见表对于整筒泵，下接掺水管柱长度下见表泵径泵径2 7/8

57、23/8323005003840060044600800568001000CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1筛管筛管导锥导锥带泄油器带泄油器人工井底人工井底2 7/8J55平式倒角油管平式倒角油管图5 水平井管柱示意图注注: :倒角管柱倒角管柱( (包括泵及下包括泵及下井工具井工具) )的长度的长度= =人工井底人工井底- -直井段长度直井段长度+50+50米。米。生生产产层层2 7/8J55加厚油管加厚油管2 7/8J55平式油管平式油管专用丝堵专用丝堵人工井底人工井底CYBXXTH-X.X-1.2S4图6 防砂泵管柱图泵下接泵下接2-32-3根根2 2 7 7/ /8 8的尾的尾管作

58、沉砂管；管作沉砂管；丝堵必须使用专用丝堵。丝堵必须使用专用丝堵。生产层生产层生产层生产层2 7/8J55加厚油管加厚油管2 7/8J55平式油管平式油管CYBXXTH-X.X-1.2S7F筛管筛管丝堵丝堵人工井底人工井底23/8J55平式油管平式油管专用丝堵专用丝堵3 J55平式油管平式油管图7 掺水防砂管柱图33油管一般为油管一般为3 34 4根；根；22油管一般为油管一般为2 23 3根；根；22油管使用专用接箍和专油管使用专用接箍和专用丝堵。用丝堵。生产层生产层生产层生产层2 7/8J55加厚油管加厚油管2 7/8J55平式油管平式油管2 7/8J55平式油管平式油管2 7/8N80平式

59、油平式油管管CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1筛管筛管导锥导锥带泄油器带泄油器人工井底人工井底10m图8 环空测试管柱示意图1、上部油管挂短节为、上部油管挂短节为环测专用短节；环测专用短节；2、上部不得使用外加、上部不得使用外加厚油管和厚油管和31/2油管；油管；3、下部导锥与油层的、下部导锥与油层的距离必须距离必须10米；米；4、70mm的泵用专用的泵用专用小外径环空测试泵；小外径环空测试泵；生产层生产层生产层生产层CYBXXRH-X.X-1.2F1筛管筛管丝堵丝堵人工井底人工井底生产层生产层生产层生产层图9 环阀杆式泵采油管柱图 用于油气比较高的斜井用于油气比较高的斜井和含砂采油生产

60、井。和含砂采油生产井。1 1）、泵座封进行时，下入）、泵座封进行时，下入速度要缓慢。速度要缓慢。2 2）、防冲距不可提得过高，）、防冲距不可提得过高，以免将泵解封。以免将泵解封。 2 7/8J55加厚油管加厚油管2 7/8J55平式油管平式油管CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1筛管筛管丝堵丝堵人工井底人工井底带泄油器带泄油器+泵套泵套丝堵丝堵封隔器封隔器安全接安全接头头生产层生产层生产层停产层停产层停产层停产层图10 封上采下管柱用于封堵用于封堵上层，采上层，采下层。下层。1 1）、必须）、必须安装灵活安装灵活可靠的指可靠的指重表；重表；2 2）、坐封）、坐封时上提管时上提管柱高度要柱高