岳勝軍

關(guān)鍵詞：非常規(guī)井、螺桿泵、電力潛水螺桿泵

前 言：為了使非常規(guī)氣井減少靜液壓力并釋放生產(chǎn)天然氣，不同的人工舉升技術(shù)已經(jīng)使用了數(shù)十年。在最新的技術(shù)里便是利用螺桿泵（PCP）技術(shù)的電力潛水泵（ESP），人們熟悉的電力潛水螺桿泵（ESPCP）。緊耦合一個(gè)螺桿泵和一個(gè)水下電力馬達(dá)使得這些原件可以更安靜地運(yùn)行，高效的抽吸和更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作。并且由于它具有較低的地面結(jié)構(gòu)，潛水泵適用于居民區(qū)附近的天然氣生產(chǎn)和其他需要美學(xué)和寧?kù)o地運(yùn)行作為先決條件的位置。

因?yàn)槊簩釉谒矫嬉韵螺^深位置，通常在大于2000英尺的深度以下，所以非常規(guī)氣井的生產(chǎn)就變得更加困難。常規(guī)的離心水井泵和標(biāo)準(zhǔn)油田電潛泵被限制在每天250桶的特定的流量或者更少。

為了克服以上問(wèn)題，一些操作者超速運(yùn)行一個(gè)離心泵，這需要開始和停止循環(huán)，為了避免過(guò)度抽吸。此項(xiàng)操作是低效的并且縮短了泵和馬達(dá)的壽命。并且，大多數(shù)離心泵是在此范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，具有很小的流量通道容易造成堵塞。一個(gè)不同類型的泵需要在這些深低井中高效運(yùn)行。電力潛水螺桿泵適應(yīng)這項(xiàng)需求，它結(jié)合了電潛泵和螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)。

1.螺桿泵系統(tǒng)：

一個(gè)螺桿泵在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它通過(guò)推進(jìn)液體通過(guò)一系列固定形狀但不連續(xù)的腔體來(lái)傳遞液體。這樣導(dǎo)致容積流速直接正比于旋轉(zhuǎn)速率，并且減小了在泵流體上的剪切作用。這些獨(dú)特的泵腔是向末端錐形變小并且在軸向上與相鄰腔室相重疊，所以在任一給定時(shí)刻，多個(gè)腔室打開并釋放流體。這就使得流體平滑地流動(dòng)，不存在間歇性脈沖式動(dòng)作。

因?yàn)檗D(zhuǎn)子良好地密封在腔壁內(nèi)，所以螺桿泵可以在重要深度處有效地降低流速。缺乏剪切作用的泵對(duì)包含壓裂沙、煤粉或者更大的顆粒的流體有好的傳輸效果，尤其實(shí)在煤層氣脫水中的應(yīng)用。

尤其是在針對(duì)不同程度的氣體和不同流速時(shí)，螺桿泵可以更加輕松地順利、統(tǒng)一的操控它們。此外，高泵效使得適度的低流速就能提供所需能量。富蘭克林（Franklin Electric）已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于電力潛水螺桿泵系統(tǒng)的能級(jí)，即使在低至600瓦到3千瓦時(shí)，也可以維持在深度900英尺到1300英尺深度時(shí)舉升到希望的水平面位置所需的能量。

螺桿泵系統(tǒng)傳統(tǒng)上使用地面馬達(dá)和一個(gè)長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)桿，但是這可能增加問(wèn)題。這個(gè)馬達(dá)是嘈雜的并且如果在居民區(qū)附近使用時(shí)，它經(jīng)常被認(rèn)為是可見的爭(zhēng)論源。如果這口井有水平設(shè)計(jì)，那么驅(qū)動(dòng)桿的處理需要機(jī)械支持，例如襯套和軸承來(lái)連接井眼軌跡中的曲線部分。這些部分將磨損，增加運(yùn)行成本。

2.潛水螺桿泵系統(tǒng)：

一個(gè)更好的處理辦法就是利用潛水螺桿泵直接連接馬達(dá)和泵。對(duì)于這樣緊密的結(jié)合有許多優(yōu)點(diǎn)。不涉及到變速箱，消除了可靠性問(wèn)題的來(lái)源。從起初控制的變化上，泵也能更加迅速地反應(yīng)。

利用上部馬達(dá)，從傳動(dòng)桿經(jīng)數(shù)千英尺長(zhǎng)的距離傳輸?shù)呐ぞ?，?huì)導(dǎo)致在馬達(dá)轉(zhuǎn)速與泵速上出現(xiàn)延遲。通過(guò)把馬達(dá)與泵放在井底，泵內(nèi)的改變能立即在馬達(dá)內(nèi)檢測(cè)到。

放置馬達(dá)在井底的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，使得重載荷檢查閥放置在原件頂部，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，阻止碎片沉入泵內(nèi)。當(dāng)馬達(dá)再一次開始工作時(shí)，所選擇的螺桿泵和油管的直徑應(yīng)滿足，允許高效流速和沉到檢查閥上的沙子返出地面。對(duì)于傳統(tǒng)的由地面馬達(dá)通過(guò)傳動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)的螺桿泵，需要拉出泵來(lái)清除碎片，因此增加了運(yùn)營(yíng)成本和非生產(chǎn)時(shí)間。

由于平穩(wěn)的開關(guān)泵的操作，阻止碎片沉積、馬達(dá)和泵的緊密結(jié)合使得在井內(nèi)嚴(yán)格地控制水平面水平成為可能。地面的控制單元通過(guò)電力連接地下泵和馬達(dá)，并且一個(gè)井底液面?zhèn)鞲衅鞅话惭b在井內(nèi)和控制單元相連接。由于取消了傳動(dòng)桿就減小了管的尺寸和減少了振動(dòng)，所以安裝這個(gè)傳感器變得更加容易和更加穩(wěn)定。

電力潛水螺桿泵需要一個(gè)泵的控制系統(tǒng)，這就包括一個(gè)可變的驅(qū)動(dòng)頻率來(lái)控制馬達(dá)速度和一個(gè)可以給安裝員和操作員提供調(diào)試所需的泵參數(shù)的圖形用戶界面（GUI）。這個(gè)圖形用戶界面是基于網(wǎng)絡(luò)的，它和設(shè)備相獨(dú)立且使用通用的術(shù)語(yǔ)。這個(gè)界面屏幕是高直覺性的，允許實(shí)際泵上的每個(gè)部分都可以被調(diào)試，以達(dá)到最高效率運(yùn)行，同時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)重要參數(shù)，例如：氣體濃度。

3.總結(jié)：

第十四代電力潛水螺桿泵系統(tǒng)應(yīng)用在中型能源公司，主要在美國(guó)西北部的低產(chǎn)非常規(guī)氣井的再開發(fā)中使用，其下放深度達(dá)到3300英尺深。這個(gè)系統(tǒng)代替了原先的電潛泵，電潛泵的馬達(dá)和泵經(jīng)常受沙子、煤粉、石蠟和結(jié)鹽的影響而堵塞或頻繁的關(guān)閉。第一個(gè)電力潛水螺桿泵已經(jīng)安裝并運(yùn)行了16個(gè)月，至今沒有被堵塞，同時(shí)從該井再產(chǎn)出的甲烷速率已達(dá)到兩倍。

參考文獻(xiàn)：

[1]Don Brown. Technology Update[J]. Journal of Petroleum Technology， 2014： 36.