螺桿泵內(nèi)部桿材、從優(yōu)預(yù)設(shè)和解析

　　泵庫桿庫的建立要建立一個(gè)完整的泵庫和桿庫，首先應(yīng)收集當(dāng)前油田可用的、已成系列的螺桿泵及抽油桿的型號及參數(shù)，對螺桿泵，包括螺桿泵的每轉(zhuǎn)排量、泵級數(shù)、泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)、泵推薦抽油桿和油管尺寸及泵的特性曲線等。將每一種泵的效率壓力關(guān)系擬合成一個(gè)多項(xiàng)式曲線=a0+a1p+a2p2+a3p3+a4p4，將曲線系數(shù)存入庫中備用；對抽油桿應(yīng)包括桿的型號、材料密度、彈性模量、泊松比、許用應(yīng)力、彎曲疲勞極限、桿的外徑、內(nèi)外徑比值以及期望的靜強(qiáng)度安全系數(shù)和疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)等。

　　螺桿泵優(yōu)選設(shè)計(jì)螺桿泵油井工作性能的優(yōu)劣可以用很多指標(biāo)來進(jìn)行評價(jià)，如油井產(chǎn)液量、采油指數(shù)、螺桿泵泵效和壽命等，這些指標(biāo)都可以從不同方面來評價(jià)螺桿泵的油井性能，但都無法全面評價(jià)其綜合性能。由于可選用的泵型種類不多，為了盡可能使油井以佳狀態(tài)工作，這里采用對所有泵型種類進(jìn)行分析比較的方法，從中選擇一種合適的泵型，并確定其佳產(chǎn)液量、合理的下泵深度以及螺桿轉(zhuǎn)速。

　　根據(jù)已知的動液面高度、井口套壓、原油物性、井身結(jié)構(gòu)等參數(shù)，考慮到井斜的影響，計(jì)算原油井中泵的入口壓力pin0。泵的入口壓力是油井套壓、氣柱壓力和油柱壓力（假設(shè)油井經(jīng)過了充分的穩(wěn)定時(shí)間，使泵入口以上的環(huán)形空間只有油和氣體）3部分壓力之和。pin=pcg+p0，式中，pin為泵的入口壓力；pcg為油井套壓和氣柱壓力之和，由式得；p0為油柱壓力。pcg=pc/e000011gLp，式中，pc為油井套壓；g為天然氣密度；Lp為下泵深度。

　　由于油井不斷地產(chǎn)生天然氣，而這些天然氣是通過2個(gè)途徑從井底流動到地面的，即，一部分通過井下泵組從油管來到地面，稱為產(chǎn)出氣；另一部分是通過套管和油管之間的環(huán)形空間來到地面，稱為套管氣。

　　根據(jù)當(dāng)前油井靜壓ps、已計(jì)算出的井底流壓pwf0、當(dāng)時(shí)的油井產(chǎn)液量Q以及原油的物性參數(shù)，繪制綜合IPR曲線，得到油井井底流壓和油井產(chǎn)液量之間的關(guān)系。根據(jù)給定的產(chǎn)液量Qs，利用計(jì)算出的油井IPR曲線，計(jì)算出已選定產(chǎn)液量下的井底流壓pwf0。以井底為起點(diǎn)，以井底pwf0為初值，逐步向上計(jì)算，從而得到油井中壓力和井深之間的關(guān)系；以井口為起點(diǎn)，以井口回壓pho為計(jì)算初值，逐步向井下計(jì)算，記錄所有pwf0對應(yīng)點(diǎn)的井深處的油管內(nèi)壓力，并記錄壓力和井深之間的關(guān)系，得到一組下泵深度所對應(yīng)的泵進(jìn)口、出口壓力值pin和pout，其差值pout-pin將按順序作為泵進(jìn)出口壓差值。

　　根據(jù)泵的特性曲線和泵的進(jìn)出口壓差，得到該泵的理論每轉(zhuǎn)排量qt；根據(jù)泵入口壓力pin，入口溫度的原油物性參數(shù)、氣油比、含水率等參數(shù)，計(jì)算出泵入口處的自由氣體含量，可得到由于自由氣體的存在而導(dǎo)致泵效的降低；然后計(jì)算溶解氣對泵效的影響；再根據(jù)計(jì)算得到的效率和泵的理論每轉(zhuǎn)排量qt計(jì)算出泵的實(shí)際每轉(zhuǎn)排量qr。

　　軟件設(shè)計(jì)及實(shí)例計(jì)算軟件設(shè)計(jì)對上述分析及優(yōu)化方法，編制了相應(yīng)的計(jì)算軟件。程序流程如，程序主界面如。程序采用交互式數(shù)據(jù)輸入輸出，并可建立和修改泵庫、桿庫和材料庫，選泵、桿徑、桿長及其他有關(guān)結(jié)果在結(jié)果區(qū)中詳細(xì)列出并可打印輸出。

　　實(shí)例計(jì)算某定向井斜井段數(shù)據(jù)如，油管內(nèi)徑，889mm，設(shè)計(jì)產(chǎn)量15m3/d，油液密度950kg/m3，從泵庫和桿庫中選出優(yōu)方案并設(shè)計(jì)桿長，要求桿長圓整且不超過12m，多分為3組。

　　從泵庫中優(yōu)選出泵并計(jì)算系統(tǒng)的主要參數(shù)（參考）。抽油桿設(shè)計(jì)結(jié)果為桿長5m共16根，桿長6m共46根，桿長12m共52根，并給出了每根桿所在位置。