潜油直驱螺杆泵在吐哈油田的试验与应用

作者:未知

  摘 要:吐哈油田油藏类型多,开发过程中出现偏磨、稠油举升困难、电加热耗电、泵效低等问题,前期在湖218区块,取得了一定的效果。尤其2019年在马7稠油区块试验2口井,节能达95%以上,成功取代有杆泵+电加热,也为同类油藏举升提供技术借鉴。
  关键词:电潜螺杆泵;节电率;检泵周期;泵效
  1 电潜螺杆泵技术应用背景
  多年来有杆泵举升技术是采油举升生产的成熟技术,为油田开发开采发挥了重要作用。一方面随着钻采技术的快速发展和油田开发水平的不断提高,丛式井、定向井、水平井等井型逐渐增多;另一方面随着稠油开发的力度逐年增大,有杆泵对稠油的举升适应性逐渐变差,泵效低检泵多等问题制约了油井的生产时效和成本。因此,需要在这类油井中探索新的举升工艺技术接替有杆泵举升。有效解决杆管偏磨、节能降耗、安全环保、管理操作方便,是有杆泵举升生产的接替技术,也是今后机械采油技术发展的主方向。
  2 电潜螺杆泵试验技术条件
  2.1 关键技术的升级改造
  通过多年的技术升级改造,应用技术条件逐渐完善。潜油直驱螺杆泵举升技术取消了抽油杆,解决了耗费功率、杆管偏磨等问题,但初期配备的井下电机输出转速高(最低1500rpm),与螺杆泵(100-500rpm)的转速匹配需要相差很大,若采用多极电机或降低电源频率,则电机体积太大,电机的性能变差,在技术和经济上均不合理,因此需配套专门井下减速器,通过减速器降低转速来实现螺杆泵与电机之间的匹配,但因其传动链较长,减速器体积受限,承受的扭矩较大,减速器很容易出现故障,影响整机使用寿命。
  为了解决上述问题,研制开发了一种新型潜油直驱螺杆泵,通过结构优化,去掉故障集中点“减速器”,采用永磁同步电机无级调速,以低转速运行,大扭矩输出,进行采油,提高了系统效率,降低了能耗,结构简单,维护方便,工作安全可靠。
  2.2 潜油直驱螺杆泵系统
  潜油直驱螺杆泵主要包括地面部分、中间部分和井下部分。其中地面部分包括地面控制柜及接线盒;中间部分包括电缆、油管、单流阀和泄油阀;井下部分包括专用永磁同步电机、保护器、柔性轴和螺杆泵,永磁同步电机置于井下设备的底端,依次与保护器、柔性轴及螺杆泵自下而上同轴连接。工作时,由地面上的控制柜控制潜油专用永磁同步电机,对其进行无级调速,使其以低转速运行,大扭矩输出,直接驱动螺杆泵进行采油。新型潜油直驱螺杆泵没有阀体和复杂流道,水力损失少,介质连续吸入和排出,不易砂卡,不易气锁,泵传送液体种类较宽,包括高粘度、高含蜡、含砂、含气原油。
  3 螺杆泵优化技术研究
  3.1 永磁同步电机
  潜油永磁同步电机最大的特点是有多个永磁同步电机共用一个轴,以解决多电机同步问题,而每个电机的相同一相绕组都是串行连接,电机的个数以及电机功率大小根据输出功率及外型确定。目前研制出Ф100、Ф114、Ф143三种规格,长度在2~12米之间,转速为50~500转/分钟。电机包含定子和转子,定子为12~30槽,槽行为瓦槽,均匀分布,槽行相同。定转子的级对数为8~22,由瓦状长方体永磁体嵌入其中,嵌入方式是径向排列或切向排列。
  3.2 螺杆泵型号确定
  根据储层物性、原油组分和物性、地层水物性、油藏温度压力系统、井身轨迹,分析计算选定泵型,确定配合间隙、扬程、排量、泵效、功率、扭矩等关键参数。完成模拟验证螺杆泵及电机性能。
  不同的定子橡胶物理机械性能各不相同,它直接影响过盈值的确定。因此,螺杆泵定子橡胶材料的选择是设计中一个很重要的环节,需要根据油井基本情况和产出液性质,优选性能良好的定子橡胶配方。
  4 现场试验及效果
  4.1 三塘湖油田试验效果
  自2014年以来,在三塘湖油田优选3口井开展了潜油直驱螺杆泵无杆采油试验,油井工况良好、运行参数平穩,检泵周期超过600天,节电率达到53%,取得良好的效果。2018年在本区块新增2口螺杆泵试验井,完善配套电潜螺杆泵,为后续推广奠定基础。2019年继续优选2口井,节能效果达到95%以上,目前持续跟踪和评价应用效果,今后具有进一步扩大应用规模的潜力。
  4.2 2019年两口试验井效果
  2019年三塘湖马7条湖组稠油试验2口井(马7-20H、马7-26H)。马7-20H作业前日产液1.3方,泵效10%;作业后日产液量4.5方,泵效64%,对比抽油机节能60%,如果与电加热+机采对比,节能96.2%;马7-26H稠油井作业前日产液1.2方,作业后日产液5方,对比抽油机节能60.3%,如果与电加热+机采对比,节能96.1%。
  5 研究结论及认识
  ①替代了稠油传统抽油机+电加热工艺;②节能降耗达到95%;③实现了智能管理和安全环保运行;④为稠油电加热举升寻求到一条高效的替代技术,具有推广意义;⑤无杆泵采油技术在吐哈油田刚刚起步,其节能、数据远程控制稳定性、维修配套及成本,需持续跟踪分析、对比评价。
  参考文献:
  [1]韩修廷,王秀玲,焦振强.螺杆泵采油原理及应用[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,1998.
  作者简介:
  张忠武(1983- ),男,工程师,2006年西安石油大学石油工程毕业,学士学位,主要从事采油工艺技术的研究。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14851550.htm

服务推荐