潛油直驅螺桿泵在吐哈油田的試驗與應用
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：吐哈油田油藏類型多，開發過程中出現偏磨、稠油舉升困難、電加熱耗電、泵效低等問題，前期在湖218區塊，取得了一定的效果。尤其2019年在馬7稠油區塊試驗2口井，節能達95%以上，成功取代有桿泵+電加熱，也為同類油藏舉升提供技術借鑒。
關鍵詞：電潛螺桿泵；節電率；檢泵周期；泵效
1 電潛螺桿泵技術應用背景
多年來有桿泵舉升技術是采油舉升生產的成熟技術，為油田開發開采發揮了重要作用。一方面隨著鉆采技術的快速發展和油田開發水平的不斷提高，叢式井、定向井、水平井等井型逐漸增多；另一方面隨著稠油開發的力度逐年增大，有桿泵對稠油的舉升適應性逐漸變差，泵效低檢泵多等問題制約了油井的生產時效和成本。因此，需要在這類油井中探索新的舉升工藝技術接替有桿泵舉升。有效解決桿管偏磨、節能降耗、安全環保、管理操作方便，是有桿泵舉升生產的接替技術，也是今后機械采油技術發展的主方向。
2 電潛螺桿泵試驗技術條件
2.1 關鍵技術的升級改造
通過多年的技術升級改造，應用技術條件逐漸完善。潛油直驅螺桿泵舉升技術取消了抽油桿，解決了耗費功率、桿管偏磨等問題，但初期配備的井下電機輸出轉速高（最低1500rpm），與螺桿泵（100-500rpm）的轉速匹配需要相差很大，若采用多極電機或降低電源頻率，則電機體積太大，電機的性能變差，在技術和經濟上均不合理，因此需配套專門井下減速器，通過減速器降低轉速來實現螺桿泵與電機之間的匹配，但因其傳動鏈較長，減速器體積受限，承受的扭矩較大，減速器很容易出現故障，影響整機使用壽命。
為了解決上述問題，研制開發了一種新型潛油直驅螺桿泵，通過結構優化，去掉故障集中點“減速器”，采用永磁同步電機無級調速，以低轉速運行，大扭矩輸出，進行采油，提高了系統效率，降低了能耗，結構簡單，維護方便，工作安全可靠。
2.2 潛油直驅螺桿泵系統
潛油直驅螺桿泵主要包括地面部分、中間部分和井下部分。其中地面部分包括地面控制柜及接線盒；中間部分包括電纜、油管、單流閥和泄油閥；井下部分包括專用永磁同步電機、保護器、柔性軸和螺桿泵，永磁同步電機置于井下設備的底端，依次與保護器、柔性軸及螺桿泵自下而上同軸連接。工作時，由地面上的控制柜控制潛油專用永磁同步電機，對其進行無級調速，使其以低轉速運行，大扭矩輸出，直接驅動螺桿泵進行采油。新型潛油直驅螺桿泵沒有閥體和復雜流道，水力損失少，介質連續吸入和排出，不易砂卡，不易氣鎖，泵傳送液體種類較寬，包括高粘度、高含蠟、含砂、含氣原油。
3 螺桿泵優化技術研究
3.1 永磁同步電機
潛油永磁同步電機最大的特點是有多個永磁同步電機共用一個軸，以解決多電機同步問題，而每個電機的相同一相繞組都是串行連接，電機的個數以及電機功率大小根據輸出功率及外型確定。目前研制出Ф100、Ф114、Ф143三種規格，長度在2～12米之間，轉速為50～500轉/分鐘。電機包含定子和轉子，定子為12～30槽，槽行為瓦槽，均勻分布，槽行相同。定轉子的級對數為8～22，由瓦狀長方體永磁體嵌入其中，嵌入方式是徑向排列或切向排列。
3.2 螺桿泵型號確定
根據儲層物性、原油組分和物性、地層水物性、油藏溫度壓力系統、井身軌跡，分析計算選定泵型，確定配合間隙、揚程、排量、泵效、功率、扭矩等關鍵參數。完成模擬驗證螺桿泵及電機性能。
不同的定子橡膠物理機械性能各不相同，它直接影響過盈值的確定。因此，螺桿泵定子橡膠材料的選擇是設計中一個很重要的環節，需要根據油井基本情況和產出液性質，優選性能良好的定子橡膠配方。
4 現場試驗及效果
4.1 三塘湖油田試驗效果
自2014年以來，在三塘湖油田優選3口井開展了潛油直驅螺桿泵無桿采油試驗，油井工況良好、運行參數平穩，檢泵周期超過600天，節電率達到53%，取得良好的效果。2018年在本區塊新增2口螺桿泵試驗井，完善配套電潛螺桿泵，為后續推廣奠定基礎。2019年繼續優選2口井，節能效果達到95%以上，目前持續跟蹤和評價應用效果，今后具有進一步擴大應用規模的潛力。
4.2 2019年兩口試驗井效果
2019年三塘湖馬7條湖組稠油試驗2口井（馬7-20H、馬7-26H）。馬7-20H作業前日產液1.3方，泵效10%；作業后日產液量4.5方，泵效64%，對比抽油機節能60%，如果與電加熱+機采對比，節能96.2%；馬7-26H稠油井作業前日產液1.2方，作業后日產液5方，對比抽油機節能60.3%，如果與電加熱+機采對比，節能96.1%。
5 研究結論及認識
?、偬娲顺碛蛡鹘y抽油機+電加熱工藝；②節能降耗達到95%；③實現了智能管理和安全環保運行；④為稠油電加熱舉升尋求到一條高效的替代技術，具有推廣意義；⑤無桿泵采油技術在吐哈油田剛剛起步，其節能、數據遠程控制穩定性、維修配套及成本，需持續跟蹤分析、對比評價。
參考文獻：
[1]韓修廷，王秀玲，焦振強.螺桿泵采油原理及應用[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，1998.
作者簡介：
張忠武（1983- ），男，工程師，2006年西安石油大學石油工程畢業，學士學位，主要從事采油工藝技術的研究。
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14851550.htm
