人工举升理论第8讲有杆泵优化设计ppt课件.ppt

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1、人工举升理论第8讲有杆泵优化设计吴晓东有杆泵生产系统优化设计思路油层充分考虑油井自身和举升设备的生产特性，最大限度地利用油井自身的能量，降低能耗，提高举升系统的系统效率.优选设备举升系统效率最优下泵深度合理配置油管规格、下泵深度等参数ptP3Hp1HPrQ1Pwf2QmaxQ（Pwf，Q）有杆泵生产系统优化设计思路Pin1Pin2△Pn2△Pn1Pout1Pout2Hp23－油管压力分布1－IPR曲线2－套管压力分布抽油机井生产参数优化设计前提：已知套管射孔段中部深度及尺寸、油管尺寸及长度、初选的抽油机类型、油井油、水、气产量以及密度、液体举升高度(即动液面深度)、套管生产

2、压力、关井套压、关井油压、环空关井静液面深度等内容：确定油井产量；计算各种载荷并确定系统中各机械设备的类型和规格；确定系统的工作参数步骤：计算IPR曲线及最大产量；取稍小于Qmax的产量作为初设产量；由IPR曲线计算初设产量Q‘对应的井底流压；以井底流压为起点，应用多相管流公式，计算井筒中的压力分布及相应的充满系数，直到压力低于保证最低沉没度的压力为止；由β～pi曲线选定充满系数，及泵吸入压力，确定下泵深度；初设抽油杆直径，从井口回压ph进行杆管、环空、多相管流计算；确定泵径，初定泵效，确定冲程、冲次；进行杆柱设计（最轻设计、等强度设计，原杆柱设计）；根据设计出的杆柱重新计

3、算泵效及相应的产量Q‘‘；若，则以作为新设计产量转入3；进行扭矩、功率、电耗等计算，并检查工况指标是否超过设备的额定值，如超过则减小Q‘，转入第三步。有杆泵优化设计有杆抽油生产系统的优化设计以整个油井生产系统为研究对象，以油层供液部分、井筒流动部分和抽油设备抽汲部分作为设计基础。下泵深度的确定及其相应抽油设备选择都应以油层供液能力为依据。优化目标应在保证地质配产方案要求的前提下，使系统达到最优。五种条件下的优化设计给定产量设计不定产量设计（最大产量设计）给定抽汲参数设计给定设备设计给定全部参数仿真设计有杆泵优化设计：有杆泵优化设计有杆泵优化设计给定产量设计是为了满足油井配产

4、的要求进行设计，设计的结果尽量接近于指定的产量。不定产量设计就是最大产量设计。以上两种设计方法均抛开现用的杆柱，重新选择抽油机、抽油杆、抽油泵、下泵深度以用抽汲参数。给定抽汲参数设计这种设计方法是为了满足实际的抽油机的冲程或冲次不是标准系列的值而设定的。给定设备设计就是抽油机不变、原杆柱不变、泵不变，只是改变抽汲参数的设计方法，适合于老井调参设计。给定全部参数仿真设计本设计方法要求设计人员指定杆柱组合和抽汲参数，预测出在这组参数下生产的工况情况。定产量优化设计定产量设计是为了满足油井配产的要求进行设计，通过调整抽汲参数，不同的抽汲参数对应不同的组合杆柱，使新的设计方案具备最

5、优的设计目标函数值，且设计产量尽量接近指定产量。有杆泵优化设计：根据设定的泵效范围,确定可能的抽汲参数组合第i种抽汲参数组合，以理论排量作为初始产量Ｑp1EI寻优并输出结果计算泵效并计算产量Qp2杆柱组合设计由井底流压计算动液面深度与泵口压力根据Ｑp1由IPR曲线确定井底流压

6、Qp1-Qp2

7、<误差YN比较计算产量与配产，满足要求则记录结果根据流程图，可以对其进行了模块化处理，将有杆泵优化设计程序拆成若干个功能相对独立的部分。主要包含以下几个模块：1）产能计算函数2）下泵深度计算函数3）动液面计算函数4）计算泵入口压力温度等参数的函数5）计算泵出口处压力温度等参数的函数有杆

8、泵优化设计6）杆柱设计函数7）载荷计算函数8）系统优化目标函数有杆泵优化设计系统优化目标函数综合井下效率和衡量地面系统合理性的指标（光杆载荷、最大扭矩、光杆功率），得到衡量每一个抽汲参数组合下的经济指标（EI）。经济指标（EI）越小，系统最优。式中一最大净扭矩，N.m—光杆功率，W—井下效率，小数。—光杆功率，W有杆泵优化设计：抽油杆柱设计抽油杆柱设计主要包括确定抽油杆柱的长度、直径、组合及钢级。抽油杆柱设计应满足以下几条要求：（1）抽油杆柱应具有足够的强度（2）抽油杆柱重量应尽量轻（3）抽油杆柱弹性变形所造成的冲程损失不应太大（4）抽油杆柱成本应尽量低。设计准则（1）最轻

9、杆柱设计（2）各级抽油杆顶部的应力相等。上述两个准则均出于等强度设计思想，其中第二种准则最为常用。抽油杆设计：抽油杆设计包括最轻杆设计，等强度设计以及加重杆设计。采用了修正古德曼图进行抽油杆强度校核和杆柱设计。可以预设应力范围比的值来满足新旧杆柱混用的情况，此时应力范围比值应适当调低。杆柱设计时还有一个可以预设的量就是应力范围比差。需要提高安全性时，可减小最大强度差（≤5%），进行等强度设计；当需要杆柱整体质量最小时，可以将此值调整到100%，进行最轻杆柱设计。杆柱设计采用微段法，从下往上计算各微段节点上的载荷及应