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        寬幅電泵舉升技術(shù)研究與應(yīng)用

        2018-06-05 10:01:36張紅朋
        中國科技博覽 2018年22期

        [摘 要]隨著油田開發(fā)的逐步深入,為滿足油田開發(fā)及安全環(huán)保的需要,各種城區(qū)井、深井及偏磨井存在的噪音大、提液困難、管桿偏磨嚴(yán)重等問題突顯,給采油工藝的配套提出了新的要求。電潛泵作為一種無桿采油設(shè)備,具有低噪音、安全、泵掛深等提點(diǎn),能夠徹底解決深井、噪音及偏磨問題。但常規(guī)電潛泵適合于最佳排量30m3/d以上的油井工況,因此對于低液量油井,應(yīng)用電潛泵存在一定的困難。研制的寬幅電泵通過改變離心泵結(jié)構(gòu),拓寬小排量電潛泵應(yīng)用井況,經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用表明,對于城區(qū)深井、斜井的開采具有無可比擬的優(yōu)勢。

        [關(guān)鍵詞]稠油開發(fā);電潛泵;寬幅電泵;小排量

        中圖分類號(hào):TE355.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2018)22-0360-01

        隨著綠色油田的推進(jìn)和開發(fā)方式的轉(zhuǎn)變,叢式井、水平井日漸成為油井的主體井型。中石油每年新增的1萬多口油井,其中60%是斜井。灘海油田所占比例更高,如冀東油田新鉆井幾乎100%是大斜度井,斜井占總井?dāng)?shù)的50%以上。由于偏磨造成的檢泵占60%以上,嚴(yán)重偏磨井占10%以上。同時(shí)國標(biāo)要求,城區(qū)井運(yùn)行噪音分兩級(jí)地區(qū):一級(jí)地區(qū)55dB,二級(jí)地區(qū)60dB,隨著抽油機(jī)設(shè)備年限增加,部分抽油機(jī)設(shè)備存在運(yùn)行噪音超標(biāo)現(xiàn)象,嚴(yán)重影響居民生活,因此常規(guī)的抽油機(jī)+有桿泵舉升工藝技術(shù)已無法徹底解決現(xiàn)場存在的問題。

        常規(guī)電潛泵舉升工藝技術(shù),具有占地面積小、安全環(huán)保、安裝后使用簡便的特點(diǎn),適合于大排量、高揚(yáng)程、斜井等特殊工況油井舉升需求的無桿采油技術(shù)。在潛油電泵應(yīng)用中,根據(jù)要求,每一臺(tái)電泵都會(huì)依據(jù)特性曲線,設(shè)定一個(gè)最佳排量范圍,即:高效點(diǎn)排量×(±20%),對于普通30m3/d機(jī)組來說,高效點(diǎn)排量約35-40m3/d,那么其最佳排量范圍的下限是28-32m3/d,在高效區(qū)工作,葉輪在上下兩級(jí)導(dǎo)殼的之間,可以軸向竄動(dòng),在一定排量范圍內(nèi)可處于浮動(dòng)狀態(tài),此時(shí)葉輪消耗的摩擦功率較小、泵效率較高、各部分磨損較輕。否則,則會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重磨損。

        當(dāng)油井的供液能力不能與離心泵的特性曲線相匹配的時(shí)候,離心泵葉輪在軸向力的作用下,在兩導(dǎo)殼間所處的位置會(huì)發(fā)生改變,從而加劇葉輪及導(dǎo)殼磨損。

        同時(shí)小排量油液對于電機(jī)表面散熱不利,因此需提高電機(jī)本身耐溫等級(jí)來解決小排量井電機(jī)散熱問題。

        1、小排量寬幅電泵解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

        針對于磨損問題,設(shè)計(jì)了分段懸浮壓縮式離心泵結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)選材質(zhì),分級(jí)分組的把葉輪及導(dǎo)殼通過軸固定在軸承上,實(shí)現(xiàn)在任何排量的情況下,不會(huì)磨損葉輪及導(dǎo)殼。同時(shí)使軸向力分布在每級(jí)軸承上,降低保護(hù)器止推軸承的負(fù)荷,延長保護(hù)器止推軸承使用壽命。

        針對于散熱問題,盡可能選用外徑更大的機(jī)組,已提高電機(jī)表面流速;在條件允許的情況下,在電機(jī)表面增加導(dǎo)流裝置,縮小電機(jī)的環(huán)形空間,提高流速;優(yōu)選高于常規(guī)耐溫等級(jí)一級(jí)的電機(jī),保證電機(jī)在小排量油井中的應(yīng)用。

        為了實(shí)現(xiàn)智能采油,加裝井下傳感器,實(shí)現(xiàn)地面實(shí)時(shí)監(jiān)測井下壓力,溫度,從而了解油井動(dòng)液面,變頻調(diào)節(jié)電機(jī)頻率,達(dá)到油井供采平衡。

        針對于礦化度高、易結(jié)垢油井,加裝防垢管柱,利用防垢管柱中的防垢芯片使井液產(chǎn)生極化反應(yīng),利用銅、鋅等金屬離子消耗CO32-及SO42-等,抑制結(jié)垢現(xiàn)象。

        為了實(shí)現(xiàn)智能采油,加裝井下傳感器,實(shí)現(xiàn)地面實(shí)時(shí)監(jiān)測井下壓力,溫度,從而了解油井動(dòng)液面,變頻調(diào)節(jié)電機(jī)頻率,達(dá)到油井供采平衡。

        2、寬幅電泵舉升系統(tǒng)組成

        寬幅電泵舉升系統(tǒng)包括地面設(shè)備及井下機(jī)組兩部分。

        井下管柱從下至上包括:扶正器、井下傳感器(可選)、潛油電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、分離器、吸入口、離心泵、出口接頭、單流閥、溢流閥、油管組成。

        地面配置變壓器、控制柜、電泵井口、接線盒。

        井場一般提供380V電壓經(jīng)過升壓變壓器把電壓升至1160V,通過動(dòng)力電纜傳輸給井下旋轉(zhuǎn)電機(jī),井下電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)離心泵轉(zhuǎn)動(dòng)抽汲油液,油液從油管被舉升到地面。

        3、寬幅電泵舉升系統(tǒng)應(yīng)用

        為了解決城區(qū)油井噪音大、泵掛深、偏磨嚴(yán)重問題,2017年7月于遼河油田某區(qū)塊開展寬幅電泵舉升系統(tǒng)應(yīng)用。該油井平均日產(chǎn)液6.6噸,平均日產(chǎn)油4.4噸,平均日產(chǎn)水2.2噸,平均日產(chǎn)氣1565.8方,累計(jì)產(chǎn)油196噸,目前該井平穩(wěn)運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了電潛泵小排量井的成功應(yīng)用。

        4、結(jié)論

        寬幅電泵舉升技術(shù)是一項(xiàng)小排量無桿泵舉升新技術(shù),具有占地面積小、揚(yáng)程高、排量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)能夠解決地面噪音大、管桿偏磨嚴(yán)重等現(xiàn)場實(shí)際問題,同時(shí)能夠利用傳感器監(jiān)測井下工況,實(shí)現(xiàn)油井供采平衡,延長檢泵周期,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].東營:中國石油大學(xué)出版社,2000.

        [2] 【美】布朗主編,孫學(xué)龍等譯.升舉法采油工藝[M].北京:石油工業(yè)出版社,1987.

        作者簡介

        張紅朋(1982-),男,工程師,碩士學(xué)位,2009年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置專業(yè),現(xiàn)從事油氣田開發(fā)科研工作。

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