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        留北潛山大排量雙作用柱塞泵的應(yīng)用

        2019-12-26 02:21:10王政國李棟苗彥平朱治國林旭孫宇晗鄧明
        石油石化節(jié)能 2019年11期
        關(guān)鍵詞:凡爾大排量潛油

        王政國 李棟 苗彥平 朱治國 林旭 孫宇晗 鄧明

        (華北油田分公司第三采油廠)

        留北潛山油田自1978年6月投入開發(fā),生產(chǎn)層位為霧迷山組,含油面積5.9 km2,地質(zhì)儲量 2 203×104t,熱田面積44.85 km2,熱資源為1.75×1018J(折標(biāo)煤5 972×104t),熱水資源量為3.93×108m3,井口熱水溫度約116℃,地下地?zé)豳Y源十分豐富。地?zé)豳Y源作為一種可再生綠色能源日益受到重視,國內(nèi)外各大油田一般利用地?zé)釤嵩催M(jìn)行生產(chǎn)維溫、井下管桿清洗、原油處理等。雖然留北潛山油田地?zé)崂幂^早,但利用的規(guī)模較小,尤其在潛山油藏開發(fā)后期,有大量潛山井因高含水而停產(chǎn)閑置,通過地質(zhì)論證,認(rèn)為該區(qū)域井網(wǎng)完善且相對集中、單井供液能力強、回注壓力低,2008年以來,陸續(xù)啟用潛山井采出地?zé)豳Y源為生產(chǎn)維溫、清洗油管、回收落地污油提供熱源。截至2018年底,該區(qū)已建成一整套地?zé)豳Y源采出、利用和回注的處理系統(tǒng),日產(chǎn)液能力1.4×106m3,有力保障了油田正常生產(chǎn),節(jié)約能源消耗[1-3]。

        1 留北潛山油田地?zé)豳Y源開發(fā)現(xiàn)狀

        2008年,留北潛山油田開始地?zé)豳Y源綜合利用先導(dǎo)性試驗,采用電動潛油離心泵替代管式泵進(jìn)行大排量提液,3口電泵井大排量提液后,日產(chǎn)液由160 m3提升至2 968 m3,日增油51 t,平均產(chǎn)液溫度111℃,初期提液增油效果顯著。隨著開發(fā)的深入,增油效果逐漸下降,目前主要利用采出地?zé)崴M(jìn)行生產(chǎn)維溫、熱水清洗油管。采出地?zé)崴M(jìn)行生產(chǎn)管線維溫后,再利用溫度降至約80℃尾水加熱油田清罐、作業(yè)造成的含泥沙的污油,進(jìn)行融化沉降、分離、回收落地原油,年回收落地原油約700 t,解決了落地污油綠色環(huán)?;厥盏碾y題,低溫地?zé)嵛鬯M(jìn)入沉降罐,進(jìn)一步加熱清洗油管回收的老化油,提高原油脫水處理效果。利用高溫采出液為油管場熱煮油管,年清洗油管7萬余根,按提供的熱負(fù)荷折算耗電,年節(jié)約用電48.25×104kWh。

        2 技術(shù)研究與改進(jìn)

        采用電動潛油離心泵舉升工藝進(jìn)行提液,雖然解決了大排量提液難題,單井日產(chǎn)液最高可達(dá)1 100 m3,但一直存在維護(hù)費用高、能耗大等問題難以解決[4]。這主要是因為由于地?zé)崴疁囟冗^高,且潛油電泵的整套裝置安裝在井下,井筒內(nèi)狹小的空間極易造成溫升過高,電動機(jī)長時間工作極易出現(xiàn)故障,電纜易老化,造成頻繁檢泵,潛油電泵維護(hù)費用居高不下。據(jù)統(tǒng)計,留北潛山油田單井年平均維護(hù)5.2次,年均維護(hù)費用高達(dá)80.5萬元。同時,單井月耗電在3.5×104kWh以上,能耗較高。

        針對留北潛山油田采用電動潛油離心泵舉升工藝進(jìn)行提液存在的維護(hù)費用高、能耗大等問題,開展了雙作用抽油泵配套塔式抽油機(jī)大排量舉升工藝技術(shù)攻關(guān)。

        2.1 雙作用抽油泵結(jié)構(gòu)

        雙作用抽油泵由油管接頭、空心拉桿、泵筒、上固定凡爾、下固定凡爾、柱塞總成、上下游動凡爾、下游動凡爾等主要部件組成[4-5](圖1)。

        圖1 雙作用抽油泵結(jié)構(gòu)圖

        2.2 雙作用抽油泵工作原理

        上沖程時下固定凡爾打開。同時,上腔室體積減小,壓力增大,上固定凡爾關(guān)閉,下游動凡爾關(guān)閉,上腔室的液流啟開上游動凡爾,通過上柱塞排出地面。下沖程時下固定凡爾關(guān)閉,下游動凡爾打開,上游動凡爾關(guān)閉,液體通過柱塞、進(jìn)入油管。同時,上腔室體積增大,壓力降低,上固定閥打開,液體從油管與套管的環(huán)形空間進(jìn)行汲液(圖2)。

        圖2 雙作用抽油泵工作原理圖

        雙作用泵與常規(guī)管式泵相比,最顯著的特點是在一個往復(fù)沖程中,柱塞總成的上腔和下腔分別完成兩次進(jìn)液和出液,跟同泵徑和工作參數(shù)的管式泵相比,產(chǎn)液量提高1.6倍以上,打破了管式泵不能大排量提液的局限性[6-7]。

        3 現(xiàn)場應(yīng)用及效果評價

        3.1 現(xiàn)場應(yīng)用情況

        2018年12月,首先在留52N井進(jìn)行雙作用抽油泵配套塔式抽油機(jī)現(xiàn)場試驗,該井采用潛油電泵生產(chǎn)時,日均產(chǎn)液515 m3,日均耗電量1 667 kWh,應(yīng)用雙作用泵配套塔式抽油機(jī)后日均產(chǎn)液624 m3,日均耗電量僅為196 kWh,日增液109 m3,日節(jié)電率達(dá)88.2%,取得了顯著的提液節(jié)電效果。隨后在留北潛山油田其它井進(jìn)行了規(guī)?;瘧?yīng)用,截至2019年7月底,共應(yīng)用了6口井,日產(chǎn)液由3 617 m3提升至4 515 m3,日增液898 m3,日耗電量由7 990 kWh降至970 kWh,日節(jié)電率達(dá)87.7%,節(jié)能效果顯著(表1)。

        表1 雙作用泵應(yīng)用效果統(tǒng)計

        3.2 效果評價

        6口潛山采液井采用潛油電泵方式運行,如果按年均運行200天計算,年運行費用為465.09萬元,而按雙作用泵配套塔式抽油機(jī)運行,年運行費用為152.55萬元,采用雙作用泵配套塔式抽油機(jī)運行方式與電潛泵運行費用對比減少312.54萬元,大大降低了生產(chǎn)成本,潛油電泵年運行費用統(tǒng)計見表2。

        雙作用抽油泵配套塔式抽油機(jī)與潛油電泵相比,節(jié)電效果十分顯著,分析原因主要有塔架式抽油機(jī)的動力組合裝置通過皮帶帶動抽油桿上下往復(fù)運行,抽油桿和配重箱形成了天平式平衡,有助于降低無功損耗[8]。開關(guān)磁阻電動機(jī)通過對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實現(xiàn)配重箱與抽油桿的上下往復(fù)運動,效率高,節(jié)能效果好,比抽油機(jī)電動機(jī)效率提高3%~10%。通過雙作用抽油泵配套塔式抽油機(jī),不僅實現(xiàn)了大排量提液,同時大幅降低電量損耗,整體效益十分顯著[9-11]。

        表2 潛油電泵年運行費用統(tǒng)計

        4 結(jié)論

        1)在D177.8 mm套管的采液井上,潛油電泵和雙作用泵都能實現(xiàn)大排量提液。雙作用泵通過一次往復(fù)沖程完成兩次進(jìn)液和出液,跟同泵徑和工作參數(shù)相同的管式泵相比,排量大幅提高,從而可達(dá)到潛油電泵的排量。

        2)雙作用泵通過配套塔式抽油機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)等節(jié)能設(shè)備,能夠大幅降低提液舉升能耗,與同排量的潛油電泵相比,日節(jié)電率可達(dá)到85%以上。

        3)利用雙作用泵大排量提液舉升工藝是在留北潛山油田應(yīng)用潛油電泵提液面臨新的問題和挑戰(zhàn)時研究的一套新的技術(shù)體系。通過現(xiàn)場應(yīng)用獲得了顯著的節(jié)能、節(jié)支效益,應(yīng)用前景廣闊,為地?zé)豳Y源的效益開發(fā)提供了強力技術(shù)支撐[12]。

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