ICS 75.180.10 SY CCS E 92 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 77992024 石油天然气钻采设备 有杆抽油系统波动方程设计计算方法 Petroleum drilling and production equipment Design calculations for sucker rod pumping systems based on wave equation 2024—09—24 发布 2025－03—24 实施 国家能源局 发布 SY/T 77992024 目 次 前言· 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 符号 5 波动方程计算方法 6 有杆抽油系统设计计算 附录A (规范性) 有杆抽油系统设计计算报告 附录B (资料性) 有杆抽油系统设计计算报告算例 11 参考文献 14 SY/T 77992024 前言 本文件按照GB/T 1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC 96）提出并归口。 本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院、中国石油天然气股份有限公司 长庆油田分公司、大庆油田有限责任公司、中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司、中国石化 石油勘探开发研究院有限公司。 本文件主要起草人：赵瑞东、师俊峰、张啸枫、孙艺真、赵捍军、张喜顺、马高强、甘庆明、高 大鹏、王才、孙大奎、于妍文、邓峰、 王鑫、黄伟。 II SY/T 77992024 石油天然气钻采设备 有杆抽油系统波动方程设计计算方法 1 范围 本文件界定了有杆抽油系统波动方程设计计算中使用的物理量符号，描述了波动方程计算方法， 规定了设计计算流程和报告格式。 本文件适用于游梁式、塔架式抽油机，钢质、玻璃钢质、碳纤维质抽油杆，以及管式或杆式抽油 泵的设计计算，其他类型抽油机、抽油杆、抽油泵可参考本文件执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适 用于本文件。 GB/T 29021—2023石油天然气钻采设备 游梁式抽油析 SY/T 6265—2016 抽油机井工况诊断方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 波动方程 wave equation 描述抽油杆柱在抽油过程中上下运动和应力传播规律的微分方程。 3.2 柱塞冲程 plunger stroke length 抽油泵柱塞从下死点运行到上死点的距离。 3.3 光杆最大载荷 peak polished rod load 抽油机光杆在一个冲程内承受的最大载荷。 3.4 光杆最小载荷 minimum polished rod load 抽油机光杆在一个冲程内承受的最小载荷。 3.5 光杆功率 polished rod power 抽油机光杆提升井液和克服井下各种阻力所需的功率。 1 SY/T 7799-2024 4 符号 有杆抽油系统波动方程设计计算中使用的物理量符号及单位见表1。 表1 物理量符号及单位 序号 物理量符号 名称及单位 单位符号 1 A 抽油杆柱截面积，平方米 m? 2 At 第1段的杆柱截面积，平方米 m? 3 A. 抽油泵柱塞截面积，平方米 m 4 D, 泵径，米 m 5 E. 抽油杆柱弹性模量，帕 Pa 6 Et 第1段的抽油杆柱弹性模量，帕 Pa 7 Fi.J 节点i时刻的动载荷，千牛 NY 8 Fi.J 节点1时刻j的静载荷，千牛 kN 9 1 杆柱的总长度，米 m 10 MPRL 光杆最小载荷，千牛 kN 11 PD 泵排量，立方米每天 m/d 12 PPRL 光杆最大载荷，千牛 NY 13 PRHP 光杆功率， 千瓦 kw 14 s 光杆冲程，米 m 15 $ 抽油泵柱塞冲程，米 m 16 应力波在抽 由油杆中的传播速度，米每秒 m/s 17 应力波在第1段杆中的传插速度，米每秒 m/s 18 m 气体方程指数 无量纲 19 n 冲次，次/分钟 min- 20 Po 泵排出压力，帕 Pa 21 A 泵吸入压力，帕 Pa 22 下死点时泵内气体余隙，米 m 23 t's 下冲程游动阀打开时泵内气体余隙，米 m 24 t 时间，秒 s 25 v 黏沸阻尼系数，每秒 s-1 26 Va 无量纲黏滞阻尼系数 无量纲 27 单位长度上的阻力系数，千克每米秒 kgl (m s) 28 V 第i段杆柱的阻尼系数，每秒 s-1 2 SY/T 77992024 表1 (续) 序号 物理量符号 名称及单位 单位符号 29 6 允差，米 m 30 na 并下效率，以百分数表示 % 31 Pr 抽油杆密度，千克每立方米 kg/m 32 u (x, t) 抽油杆位移，向下为正，米 m 33 u (i, J) 节点1时刻j的抽油杆位移，向下为正，米 m 34 uA 抽油杆在下死点处的位移，米 m 35 UB 抽油杆在上冲程固定阀开启时位移，米 m 36 uc 抽油杆在上死点处的位移，米 m 37 抽油杆在下冲程游动阀开启时的位移，米 m 38 △x 有限差分法中杆柱长度的差分步长，米 m 39 Axi 有限差分法中第i级杆柱长度的差分步长，米 m 40 W. 泵理论示功图最大最小载荷差，千牛 kN 5 波动方程计算方法 5.1 基本波动方程 带阻尼的有杆抽油系统波动方程按公式 1) ～公式(3) 计算。 u(x t) 2 u(x t) u(x,t) (1) at dr E C= (2) UPr Ve V (3) 5.2 波动方程求解 5.2.1 1波动方程有限差分模型 以抽油杆轴向为x方向，位置取等步长△x，以角标i表示，从井口向下为正；在时间t方向取等 公式（4): 3