第七节 有杆泵采油系统选择设计新投产或转抽的油井要合理地选择抽油设备油井投产后 必须检验设计效果设备的工作状况和油层工作状况发生变化时要对原有的设计进需要对采油系统选择设计进行有杆泵采油井的系统选择设计应遵循的原则是：
1） 符合油井及油层的工作条件
2） 充分发挥油层的生产能力
3） 设备利用率较高且有较长的免修期
4） 有较高的系统效率和经济效益 。
将有杆泵系统从油层到地面,作为统一的系统来进行合理地选择设计,
1)
2) 根据油井条件确定沉没度和沉没压力；
3) 应用多相垂直管流理论或相关式确定下泵深度；
4) 根据油井条件和设备性能确定冲程和冲次；
5) 根据设计排量,冲程和冲次,以及油井条件选
6) 选择抽油杆,
7) 选择抽油机、减速箱、电动机及其它附属设备一、
井底流压是根据油井产能和设计排量来确定的 。 当设计排量一定时,由油井产能可确定相应排量下的井底流压 。
设计排量一般是由配产方案给出的 。 由 IPR曲线求流压 。
二,沉没度和沉没压力的确定沉没度是根据油井的产量,气油比,原油粘度,
含水率以及泵的进口设备等条件来确定 。 确定沉没度的一般原则是：
1) 生产气油比较低 （ <80m3/m3） 的稀油井,定时或连续放套管气生产时,沉没度应大于 50 m；
2) 生产气油比较高 (>80m3/m3),并且控制套管压力生产时,沉没度应保持在 150 m
3) 当产液量高,液体粘度大 (如稠油或油水乳化液时 ),沉没度还应更高一些,大于 200m.
4)装气锚时，沉没度应小些。
当沉没度确定后,便可利用有关方法计算或根据静液柱估算泵吸入口压力 Pin。 Pin=Pc+Ps
三,
当井底流压 pwf和泵吸入口压力 Pin确定之后,应用多相管流计算方法,
可求出泵吸入口在油层中部以上的高度 Hp,则下泵深度 Lp为油层中部深度 Ho减去 Hp 。
四,冲程和冲次的确定冲程和冲次是确定抽油泵直径,计算悬点载荷的前提,
1)一般情况下应采用大冲程,小泵径的工作方式,
这样既可以减小气体对泵效的影响,也可以降低液柱载荷,从而减小冲程损失 。
2)对于原油比较稠的井,一般是选用大泵径,大冲程和低冲次的工作方式 。
3) 对于连抽带喷的井,则选用高冲次快速抽汲,
以增强诱喷作用 。
4) 深井抽汲时,要充分注意振动载荷影响的和配合不利区 。
5) 所选择的冲程和冲次应属于抽油机提供的选择范围之内 。
五,抽油泵的选择抽油泵的选择包括泵径,泵的类型及其配合间隙的选择 。
泵径是根据前面确定的冲程,冲次,配产方案给出的设计排量以及统计给出的泵效,由计算 得出 。 vp sndQ
2360?
泵型取决于油井条件：在 1000 以内的油井,含砂量小于 0.2%,油井结蜡较严重或油较稠,应采用管式泵；
产量较小的中深或深井,可采用杆式泵 。
活塞和衬套的配合间隙,要根据原油粘度,井温以及含砂量等资料来选择,参见表 10－ 1。
配合等级 配合尺寸,mm 适 用 条 件一 级 0.02-0.07 下泵深度大，含砂少，
粘度较低的油井二级 0.07-0.12 含砂不多的油井三 级 0.12-0.17 含砂多，粘度高的浅井表 10－ 1
六,
抽油杆的选择主要包括确定抽油杆柱的长度,直径,组合及材料 。 当下泵深度确定后,抽油杆柱的长度就确定下来 。 抽油杆的制造材料决定了抽油杆的强度及其它性能,应根据油井中的流体性质和井况来确定 。
不同直径抽油杆的组合,应保证各种杆径的抽油杆在工作时都能够满足强度要求 。
1.
抽油杆强度校核是保证抽油杆安全工作的前提条件,
其校核方法有 计算法 和 图表法 两类 。
(1) 计算法 （ 奥金格疲劳强度公式 ）
不同部位均有破坏,抽油杆柱在工作时承受着交变负荷,因此,抽油杆受着由最小应力 到最大应力 变化的非对称循环应力作用 。
非对称循环应力条件下的抽油杆强度条件为：
其中,
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][ 1 c
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式中,——分别为抽油杆柱的折算应力,循环应力的应力幅值；
——非对称循环疲劳极限应力,亦即抽油杆的许用应力,
它与抽油杆的材质有关 。
c? a?
][ 1
例 10－ 1 已知泵径为 70 mm,冲程 s=2.7 m,冲次 n=9min-1，
井液密度 =960 kg/m3。 如采用 7/8 in,许用应力为 90N/mm2
的抽油杆,试求其最大下入深度 (r/l=0.20)。
解：
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295.23)1(
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计算结果表明：该例抽油杆的最大下入深度为
915.52 m。 如继续增加下入深度,则该直径抽油杆将不能满足强度要求,需要换大直径抽油杆 。 这样,既浪费了抽油杆,又增加了悬点载荷 。 为此,
往往采用上粗下细的多级组合抽油杆 。
选择组合抽油杆时,要遵循等强度原则,即要求各级杆柱上部断面上的折算应力 相等 。
c?
(2) (修正古德曼图 (Googman)的法 )
图中阴影区为安全区,其条件为,
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—— 抽油杆许用最大应力，计算式为：
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,——
——抽油杆使用系数,可参考表 10－ 2。
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***考虑抽油杆因素等而附加的系数小于等于 1。
表 10-2
使 用 介 质 API D 级杆 API C 级杆无腐蚀性 1,00 1.00
矿 化 水 0.90 0.65
含硫化氢 0.70 0.50
修正古德曼图实质：它给出的是许用应力范围,
常用应力范围比来衡量抽油杆柱使用情况 。
%100
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PL
许用应力范围实际使用的应力范围?
一般要求 小于 100％，并具有较高的值，以提高
2,抽油杆组合的确定步骤 （ 看书 ）
通常人们把确定抽油杆柱组合称为抽油杆柱设计,
1) 根据下泵深度及泵径,假设一液柱载荷 Wlk
2) 给最大和最小载荷分别赋初值：； ；
3) 给定最下级抽油杆直径,取计算段长度为,
以抽油泵为计算段的起点,其距油层中部的高度为
PL
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4) 计算段上端距油层中部的高度为,则该计算段的中心距油层中部的高度为 ；
5) 计算该段中心处的井温 以及原油与混合物的粘
6) 求该段的最大载荷增量 和最小载荷增量,
并进行累积：； ； ；
7) 校核该段抽油杆,如不满足强度,则将抽油杆直径增大为,返回步骤 4)重新计算该段；如满足强度条件,则取起点,返回步骤 4)继续计算上一段,
直到井口为止；
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8) 计算液柱载荷,并与假设的液柱载荷 比较,如满足精度要求,则计算结束；否则重新假设液柱载荷,返回步骤 2)再次计算 。
七,抽油机,减速箱,电动机及其它附属设备的选择选择抽油机时,要,所选择的抽油机能够提供前面确定的冲程冲次 。
选择减速箱时,要 。
选择电动机时,要 。
其它附属设备要根据油井具体情况和某些特殊要求进行选择,此外,还要考虑这些设备应满足以后调参以及油井条件变化的需要 。
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1） 符合油井及油层的工作条件
2） 充分发挥油层的生产能力
3） 设备利用率较高且有较长的免修期
4） 有较高的系统效率和经济效益 。
将有杆泵系统从油层到地面,作为统一的系统来进行合理地选择设计,
1)
2) 根据油井条件确定沉没度和沉没压力；
3) 应用多相垂直管流理论或相关式确定下泵深度；
4) 根据油井条件和设备性能确定冲程和冲次；
5) 根据设计排量,冲程和冲次,以及油井条件选
6) 选择抽油杆,
7) 选择抽油机、减速箱、电动机及其它附属设备一、
井底流压是根据油井产能和设计排量来确定的 。 当设计排量一定时,由油井产能可确定相应排量下的井底流压 。
设计排量一般是由配产方案给出的 。 由 IPR曲线求流压 。
二,沉没度和沉没压力的确定沉没度是根据油井的产量,气油比,原油粘度,
含水率以及泵的进口设备等条件来确定 。 确定沉没度的一般原则是：
1) 生产气油比较低 （ <80m3/m3） 的稀油井,定时或连续放套管气生产时,沉没度应大于 50 m；
2) 生产气油比较高 (>80m3/m3),并且控制套管压力生产时,沉没度应保持在 150 m
3) 当产液量高,液体粘度大 (如稠油或油水乳化液时 ),沉没度还应更高一些,大于 200m.
4)装气锚时，沉没度应小些。
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三,
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四,冲程和冲次的确定冲程和冲次是确定抽油泵直径,计算悬点载荷的前提,
1)一般情况下应采用大冲程,小泵径的工作方式,
这样既可以减小气体对泵效的影响,也可以降低液柱载荷,从而减小冲程损失 。
2)对于原油比较稠的井,一般是选用大泵径,大冲程和低冲次的工作方式 。
3) 对于连抽带喷的井,则选用高冲次快速抽汲,
以增强诱喷作用 。
4) 深井抽汲时,要充分注意振动载荷影响的和配合不利区 。
5) 所选择的冲程和冲次应属于抽油机提供的选择范围之内 。
五,抽油泵的选择抽油泵的选择包括泵径,泵的类型及其配合间隙的选择 。
泵径是根据前面确定的冲程,冲次,配产方案给出的设计排量以及统计给出的泵效,由计算 得出 。 vp sndQ
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泵型取决于油井条件：在 1000 以内的油井,含砂量小于 0.2%,油井结蜡较严重或油较稠,应采用管式泵；
产量较小的中深或深井,可采用杆式泵 。
活塞和衬套的配合间隙,要根据原油粘度,井温以及含砂量等资料来选择,参见表 10－ 1。
配合等级 配合尺寸,mm 适 用 条 件一 级 0.02-0.07 下泵深度大，含砂少，
粘度较低的油井二级 0.07-0.12 含砂不多的油井三 级 0.12-0.17 含砂多，粘度高的浅井表 10－ 1
六,
抽油杆的选择主要包括确定抽油杆柱的长度,直径,组合及材料 。 当下泵深度确定后,抽油杆柱的长度就确定下来 。 抽油杆的制造材料决定了抽油杆的强度及其它性能,应根据油井中的流体性质和井况来确定 。
不同直径抽油杆的组合,应保证各种杆径的抽油杆在工作时都能够满足强度要求 。
1.
抽油杆强度校核是保证抽油杆安全工作的前提条件,
其校核方法有 计算法 和 图表法 两类 。
(1) 计算法 （ 奥金格疲劳强度公式 ）
不同部位均有破坏,抽油杆柱在工作时承受着交变负荷,因此,抽油杆受着由最小应力 到最大应力 变化的非对称循环应力作用 。
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往往采用上粗下细的多级组合抽油杆 。
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表 10-2
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矿 化 水 0.90 0.65
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修正古德曼图实质：它给出的是许用应力范围,
常用应力范围比来衡量抽油杆柱使用情况 。
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许用应力范围实际使用的应力范围?
一般要求 小于 100％，并具有较高的值，以提高
2,抽油杆组合的确定步骤 （ 看书 ）
通常人们把确定抽油杆柱组合称为抽油杆柱设计,
1) 根据下泵深度及泵径,假设一液柱载荷 Wlk
2) 给最大和最小载荷分别赋初值：； ；
3) 给定最下级抽油杆直径,取计算段长度为,
以抽油泵为计算段的起点,其距油层中部的高度为
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4) 计算段上端距油层中部的高度为,则该计算段的中心距油层中部的高度为 ；
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6) 求该段的最大载荷增量 和最小载荷增量,
并进行累积：； ； ；
7) 校核该段抽油杆,如不满足强度,则将抽油杆直径增大为,返回步骤 4)重新计算该段；如满足强度条件,则取起点,返回步骤 4)继续计算上一段,
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选择电动机时,要 。
其它附属设备要根据油井具体情况和某些特殊要求进行选择,此外,还要考虑这些设备应满足以后调参以及油井条件变化的需要 。
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