螺杆泵采油工艺

螺杆泵采油工艺（精选7篇）

螺杆泵采油工艺 第1篇

20世纪末发展起来的地面驱动螺杆泵采油系统由三部分组成, 包括井下螺杆抽油泵、地面驱动装置和井下螺杆泵。它是一种新型机械采油技术, 其工作原理是:抽吸作用力在密封室内的变化过程, 从形成到消失过程中, 抽出地下石油, 并不断排出井内液体。值得庆幸的是, 随着科学技术的进步和经济的发展, 我国的螺杆泵采油功过日臻成熟和见效, 并广泛应用于各类复杂油藏地区。下面就该项工艺系统的特点进行介绍。

相较于其他的采油设施, 螺杆泵采油工艺具有如下优势特点:1) 投资小, 成本低;与水力活塞泵和电动潜油泵相比较, 螺杆泵的结构简单, 安装和维护费用都比较少, 所以成本较少。2) 安装简单, 操作方便;安装占地面积较小, 没有多余占地, 还可便于安装防盗井口房。3) 节能性强, 效率高, 管理费用低;工作过程中无因转动导致的惯性损失, 泵容积效率低。4) 广泛应用于稠油田, 并适用于其他多种复杂的混合油田。5) 井口回压较高, 有利于边远井集装运输。6) 地面电力驱动装置停转后, 螺杆泵较容易恢复正常工作。

尽管螺杆泵采油具有上述许多优点, 但还是存在一定的局限性, 表现为:1) 对操作人员的操作技能要求较高, 操作不当或是不规范很容易损害螺杆泵的主要设施。2) 与有杆泵相比, 总压头较小。3) 定子是最容易损坏的零部件, 维修费用增加。4) 需要定期对螺杆泵进行流体润滑。泵过热会导致定子的橡胶弹性体老化, 以致烧毁, 不适合进行蒸汽井作业。

二、螺杆泵采油工艺配套技术

为了扩大螺杆泵的应用范围, 一些大型油田改善了螺杆泵采油工艺, 优化选择了螺杆泵工作参数, 并研究与应用了新型配套技术, 提高了原油采油工艺的应用成效。螺杆泵配套工艺主要包括:1.连续杆配套采油工艺螺杆泵在工作起止的过程中, 运转扭矩比较大, 产生扭转力很大, 导致螺杆泵由于偏磨等因素而容易断裂。而使用连续杆有较强的抗扭拉性能, 降低重量, 减轻负荷, 在减少作业时间的同时, 减轻劳动力强度, 有效避免各种不利现象。2.直驱式螺杆泵采油工艺岛上油田结合地形特征和现场实况引进了该项工艺, 基于传统机械式螺杆泵采油工艺, 新型直驱式螺杆泵采油工艺结构简单、节电性能高, 以立式空心轴永磁电机作为光杆, 可控性能高, 能有效避免断脱等不利现象。3.高抗扭矩抽油杆工艺该抽油杆也广泛应用于岛上油田, 它的主要特点是针对性强且效果鲜明, 在很大程度上, 避免扭转, 解决了杆柱断脱问题, 同时延长油井勘探寿命, 提高了效益。4.大排量螺杆泵采油工艺油田采油进入高含水后期, 需要高水平的稳油控油技术, 噪音控制尤为重要, 通常情况下, 油田采用油管的锚定工艺, 驱动装置防反转的工艺等配套技术, 能充分发挥油井潜力, 有效提高产油率。

三、螺杆泵采油工艺的实际应用与研究重点

(一) 实际应用实际工作中, 螺杆泵采油工艺的选择应结合实际情况和具体作业, 主要参考以下几方面:1.为满足油井的产油需求, 需要优化设计螺杆泵, 以确保螺杆泵采油系统的稳定运转。设计中先要估算油田的产油量, 再制定相应额度的螺杆泵, 最终选择最佳的配套设施。这个过程可以总结为螺杆泵、地面驱动装置、井下锚定器等的选择以及优化设计。2.螺杆泵的选择受采油区现场油井的深浅影响, 因此要分析现场情况, 还要适时地分析深井采油区的螺杆泵采油情况, 方便依据各个井抽油量的不同, 进行螺杆泵深度的适时调整。3.适时对螺杆泵耗能情况进行现场监控。另外, 要不断的引入、改善新型螺杆泵采油配套工艺技术。除此之外, 还要建立相应的螺杆泵采油应用管理系统并不断完善和改进, 以便能充分发挥螺杆泵采油工艺的效用, 获取最大的经济效益。

(二) 研究重点从上述研究中, 我们不难看出, 随着螺杆泵的应用范围和领域逐渐增加, 螺杆泵采油工艺今后的研究重点方向是如何对不同工程状况下的螺杆泵进行选取, 总结来说, 研究重点包括以下几点:1) 研制、开发具有排量大、扬程高优势的螺杆泵;2) 研究新型的螺杆泵型线及其加工新技术、方法与设备, 延长螺杆泵使用寿命。3) 研发高效率、节能好的新型螺杆泵;4) 研制无泄漏或少泄漏的密封优良的环保型螺杆泵;5) 研究耐磨、耐腐蚀、耐高温的新型螺杆泵材料;6) 采用新兴计算机技术, 进行螺杆泵智能化软件的开发研究。7) 研究良好适用于特殊复杂地区的螺杆泵及其相应技术。未来需要在做好以下几方面工作:1) 逐步完善螺杆泵采油配套工艺技术, 逐步引进和应用成熟的螺杆泵采油配套工艺技术, 实现装置不停机, 设备费用不增加的目的, 利用大排量、防脱扣的螺杆泵来延缓油井检泵的时限。2) 建立螺杆泵采油应用管理系统。应结合油田生产实际, 实现拓展螺杆泵采油新工艺应用范围并不断进行工艺优化的目的, 提高效率, 降低能耗, 提升应用水平, 发挥工艺优势特点。3) 整顿、改良存在的现实问题。如对于油封漏油问题, 设置合理的结构;对于反转扭矩过大的问题, 可结合物理原理, 做单向转动设置。最终保证施工作业安全, 施工效率不断提高。

四、结语

螺杆泵采油工艺技术应用探究 第2篇

关键词：螺旋泵采油,技术,特点,应用

地面驱动螺杆泵采油系统是在二十世纪末发展起来的一种新的采油技术。它主要是由以下的三部分构成, 螺旋泵主要包括井下螺杆抽油泵, 地面的驱动装置和井下的螺杆泵。螺旋泵采油是一种新型的机械采油技术。其中负责驱动的装置主要集中在地上, 多处于井口位置, 主要功能在于减速或者变速, 提供原动力或者承受轴向荷载。抽油杆柱主要是将上部的驱动系统和井下的螺杆泵进行连接, 而且同时将动力传递给螺杆泵。

一、螺旋泵采油工艺的突出特点

我们所说的螺杆泵是一种容积式泵它运动的部件相对比较少, 而且没有阀件和复杂的流道, 所以对油流的扰动比较小, 而且排量均匀, 对开采的环境适应性强。经过我国工作者多年的开发和研究, 螺杆泵已经初步形成了有油管和无油管这两种采油工艺, 近年来人们又开发了空心转子螺杆泵, 解决了之前螺杆泵井不能测压问题。现在, 这种螺杆泵采油技术已基本实现了系列化、产业化。它的基本原理是通过电网的电能带动电动机转化为机械能, 通过皮带或者齿轮等构件传递给驱动头, 从而实现了变速。同时驱动头可以通过抽油杆柱把动力传给井下螺旋泵的转子, 从而使其旋转。转子和定子之间是接触良好的空腔, 转子转动时, 这些空腔就会沿着轴向运动。从底端吸入原油, 然后再排出顶端, 这样就实现了把进入井筒的原油连续持续的地举升到地面。所以这种螺旋泵也叫连续空腔泵。它的主要特点有以下几点。

1.1使用螺旋泵可以节省开采投资。由于螺旋泵的结构相对简单, 所以和电动潜油泵等其他结构的泵具有一个突出的特点——价格相对较低。

1.2节能, 管理费用较低。因为螺旋泵这种泵轴向流动相对连续, 而且流速相对稳定, 机械转动的惯性损失比较小, 所以相对其他的泵种有效率高, 节能的这个特点。

1.3螺旋泵的实用性比较广。因为螺旋泵的特殊结构, 所以可以利用在很多的环境当中。理论上螺杆泵可以输送含砂量高达百分之八的的砂浆。所以可以在原油含砂量高的环境下生产。在最大含砂量高达40%的这种情况下螺杆泵都可以正常的生产。同时可以举升稠油。一般, 螺杆泵适于粘度8000m Pa·s (50℃) 以下的各种含原油流体所以适应程度相对比较高。

1.4螺旋泵在工作中运动平稳。因为螺旋泵的结构简单, 只需要转子做连续的转动就可以提升石油。所以螺旋泵在运行中对外界的震动比较小。对人们的生活造成的影响较小。

1.5可以使用在油气混合的油田中。因为螺杆泵不会气锁, 所以螺杆泵采油这种技术可以利用在油气混合油田中。而且如果发生地面的电力驱动装置停止转动时, 螺杆泵恢复正常工作的可能性也要更大一点。

二、螺旋泵工艺的缺点

任何事物都会有两面性, 尽管螺杆泵采油工艺的突出优点很多, 但是作为一种新兴的工艺和技术, 由于发展时间有限, 所以也会在一些方面存在一定的局限性。

2.1螺旋泵的定子比较容易损坏。因为螺旋泵的寿命短, 这就会直接导致修检螺旋泵的次数增多, 这就间接的增加了下管柱的次数, 不仅会造成生产停工, 同时还会增加额外的修检和维护费用。

2.2泵需要流体进行润滑作用。因为在粘度相对较低的液体润滑工作的情况下, 泵内的温度会不断的升高, 这就会造成泵过热。伴随着温度的不断升高, 定子将会失去弹性和活性。从而发生老化作用。

2.3操作相对简单但是杜绝违章操作。虽然来说螺杆泵相对于其他的泵种的操作比较简单, 但是操作人员荣国不经过适当的操作进修, 稍有一个不慎的操作, 将会造成泵的严重损坏。

三、对螺旋泵工艺在实际工程中的优化方案

螺杆泵在实际工作中的应用应该主要依据油田具体的作业环境, 和油田的开采环境选择最适合开采的的螺杆泵采油工艺。我们为了满足油井的产油的相关需求, 同时为了确保螺杆泵采油系统能够稳定的运转, 所以我们首先要对螺杆泵进行适当的优化设计。

3.1逐步建立螺杆泵采油的管理系统。为了大规模的推广螺杆泵采油这种新工艺, 从而达到工艺优化, 提高机采系统的效率和节能降耗等目标。所以下一步应该制定螺杆泵的应用原则和相关的管理办法, 从而可以大力的提高螺杆泵举升工艺的应用水平, 发挥螺杆泵工艺的特点。

3.2对泵的结构进行优化设计。因为目前使用的大部分是单级螺杆泵, 它的扬程和排量都有一定的限制, 所以我们应该加强在多头螺杆泵这个方面的研究, 在保证泵体尺寸基本不变的前提下, 让泵的性能能够有一定的提高。

3.3加大对潜油螺杆泵的研制。潜油螺杆泵的应用可以大幅度的提高修检泵的周期, 从而避免了因为抽油杆脆短这种事故造成的修泵和检泵, 所以应该大力的发展对潜油螺杆泵的研制。

3.4可以在离合器的外壳体上面安装一个刹车带。安装了这个刹车带之后, 当需要上提杆柱时, 操作人员就可以先慢慢的松开螺丝旋钮, 慢慢的放开刹车带。从而可以把弹性变形能释放出去, 确保了施工作业的安全性。

结语

由上文可知, 在现代油田的采油作业中, 螺旋采油泵这种工艺技术已经发挥着举足轻重的作用。伴随着这项工艺的技术和它的配套工艺的不断发展和进步, 高效率的螺杆泵采油工艺已经成为了近几年新兴的石油开采工艺。螺旋采油泵虽然在很多方面相比于传统的方法有了很大程度的改观, 但也会受到发展时间和环境等方面的制约和约束。所以要想让螺旋泵有更好的发展前景, 研究工作者需要做的探索任然很多。

参考文献

[1]何生厚, 张琪主.油气开采工程[J].石化出版, 2012, 22 (02) :23-98.

[2]班宜平, 等.螺杆泵采油工艺技术应用研究及效果分析[J].试采技术, 2007, 12 (02) :56-76.

螺杆泵采油技术探析 第3篇

1 螺杆泵采油技术机理

螺杆泵采油技术的增产机理是地层原油在螺杆泵的动力作用下由井底流动到井口, 达到油气资源开采的目的。螺杆泵的两个主要结构是转子和定子。转子是一种带有螺旋装置的轴, 定子是一种内部带有螺旋槽的筒。螺杆泵工作时, 螺杆泵的转子在定子内旋转起来, 不同的时刻螺杆泵的转子处在不同的位置, 转子与定子之间截面的大小也会发生变化, 这就导致转子与定子之间会形成密封腔, 流体会在压力作用下进入到第一个密封腔里面, 且随着转子的不断旋转, 位于密封腔内的流体会不断的被向前推动, 最终从螺杆泵的井口终端被采出, 达到采油的目的, 这样螺杆泵的往复吸入和排出的循环就完成了原油的采出过程。相比于其他众多的常规的采油技术螺杆泵采油技术具有其独特的优势, 第一是在整个螺杆泵采油的过程中, 螺杆泵内的流量基本保持稳定, 不会由于其他参数的变化而变化。第二是螺杆泵的主要构件是转子和定子, 并没有任何阀门, 这样随着工作年限的增加也不会出现阀门损坏影响螺杆泵寿命的情况。第三点是当采出的原油中含有气体时也不会发生气蚀现象。综上所述, 螺杆泵采油装置简单操作方便且工作状态稳定, 采油效率较高, 便于维修。

2 螺杆泵采油技术研究状况

螺杆泵自问世以来已经成功的在国内外各大油田取得了不同程度的应用, 就我国目前螺杆泵采油技术而言主要有如下几种配套工艺:

(1) 配合连续杆的采油工艺。螺杆泵采油技术的应用开始和停止两个瞬间由于井底传递的扭转了很大极易导致螺杆帮的断裂, 所以需要配合使用连续杆工艺来减少螺杆的旋转及振动, 在减少人力物力的同时缩短工作时间。

(2) 直驱式螺杆泵采油工艺。该采油工艺主要是在传统的螺杆泵基础上进行相应的改进, 采用立式空心轴永磁电机直接螺杆泵光杆而将皮带传动的机械部分去掉, 由专用无刷直流控制器进行控制, 可以有效的提高采油效率。目前, 该项技术主要运用在我国的一些岛上。

(3) 高抗扭矩抽油杆配套工艺。该项工艺就是在传统的螺杆泵基础上进行改进的, 主要的特点是能够大幅度的提高抗扭强度和使用寿命, 而且能够在工作的时候产生较大的预紧力有效的防止井下脱口。

(4) 大排量螺杆泵采油工艺。在油气藏开采后期, 大排量螺杆泵的使用能够使后期的采油量保持在相对稳定的状态, 且该项技术能够对噪音有个很好的控制也会节约占地面积。

如上主要阐述了我国螺杆泵目前所取得的一些技术上的成果, 经过这么多年的努力, 我国在采油技术方面虽然取得了不错的成绩, 但是相比于国外先进的采油工艺螺杆泵采油技术还有很多需要改进完善的地方, 首先是对油管的锚定工作需要选用合适的油管锚定才能避免在井下泵作业时对油管产生斜口的作用。然后要研发出高效的防反转驱动装置, 才能有效的避免螺杆泵在井下作业时可能出现的脱扣现象。

3 螺杆泵采油技术发展方向

我国具体实践经验结合国外先进的采油工艺技术与应用效果, 总结出我国螺杆泵采油技术应该在如下方面进一步的加大研究力度:

(1) 系统安全性的提高

要是螺杆泵容积效率较小, 橡胶膨胀时候回使得螺杆泵运转的摩擦力增加, 这必然增加定子的磨损导致螺杆泵的损坏。因此, 在螺杆泵采油系统安全方面应该加大研究力度;

(2) 系统的智能化运行

通过采用高分辨的传感器, 根据负荷变化制定相应的生产运行时间可以实现系统抽油的智能化操作, 从而在提高采收率的同时能够减少人力物力的投入, 对于油田综合管理水平能有很大的提升。因此, 应该加大系统智能化运行的研究力度, 使采油技术的发展更上一个台阶。

(3) 螺杆泵应用管理系统的建立。制定螺杆泵应用管理系统能够实现螺杆泵采油工艺的大规模推广, 达到采收效率降低能耗, 充分发挥螺杆泵采油工艺的工艺特色。

4 结语

本文通过对螺杆泵采油机理的分析与评价, 得出螺杆泵采油适合于稠油出砂油田, 且具有开采成本低经济效益好的优势。但是我国在该项技术的研究方面起步较晚, 还需要不断的学习国外的先进经验, 结合我国具体的实践经验, 研发出高技术水准高管理水平的螺杆泵采油工艺, 保证了油井的正常高效生产。

摘要：目前, 随着国家原油价格的不断下跌, 减少开采成本成了各大石油公司首要考虑的问题。近年来随着专家对采油技术的不断研究研发出了螺杆泵采油技术, 该技术的成功应用能够大大的减少投入成本, 且装置操作简单性能比较稳定, 被越来越多的油田所使用。本文通过大量的调研阐述了螺杆泵的采油机理, 并针对我国目前螺杆泵采油技术的不足指出了未来的发展方向, 对于我国采油工艺的发展具有一定的指导意义。

关键词：螺杆泵,采油,探析,指导

参考文献

[1]何生厚, 张琪主油气开采工程[M].北京:中国石化出版社, 2000.

[2]大庆油田采油工程研究院.螺杆泵采油技术培训教材[R].大庆油田, 2004.

[3]殷宜平, 吴壮坤, 顾文忠螺杆泵采油工艺技术应用研究及效果分析[J].试采技术, 2007.

[4]张霞, 任志臣, 陈洪维等.螺杆泵采油工艺技术现状[J].油气田地面工程, 2007.

高转速螺杆泵采油技术研究 第4篇

1.1 高转速螺杆泵结构原理

高转速螺杆泵由泵系统和驱动系统两大系统组成。

1.1.1 高转速螺杆泵泵系统

高转速螺杆泵的泵系统, 其举升液体的原理与普通螺杆泵相同, 但高转速下普通泵系统存在结构尺寸大、能耗高、偏磨严重等问题, 针对上诉问题, 我们研究出能够适应高转速的泵系统, 此系统采用了新橡胶配方和高温粘接剂, 并且新橡胶配方的机械性能指标有所提高, 粘接剂耐温强度也由150℃上升到170℃, 附胶率由98%提高到100%。

泵系统的突出特点是在高速运转条件下, 由于离心力的作用, 能够减小定、转子间过盈量, 泵容积效率和单级承压不受影响, 摩擦扭矩降低, 从而提高了泵的系统工作效率。根据泵的特性曲线可知, 由于泵的抽吸能力在泵压较低时高转速螺杆泵与低转速螺杆泵的性能几乎相同, 但随着泵压的提高, 由于高转速螺杆泵橡胶硬度的增强, 其特性明显好于低转速、大结构的螺杆泵。

1.1.2 高转速螺杆泵驱动系统

在高转速螺杆泵驱动系统研究中, 地面直驱装置及其密封问题的解决是技术关键。普通螺杆泵的驱动系统采用二级减速原理, 并且驱动头由于自身设计等原因转速提高不上去, 不适合高转速螺杆泵的运转。

高转速螺杆泵地面直驱装置采用液压刹车驱动, 液压刹车驱动装置是由原动机, 液压电机和液压传动部分组成。采用皮带传动一级减速原理, 传动效率大于93%, 与在用驱动相比提高10%以上。并设有液压防反转装置, 当反转时, 缓慢释放抽油杆倒转速度, 液压控制光杆反向扭矩自动释放机构的防反转效果非常显著。整个装置结构简单、稳定性好、成本相对较低。

高转速螺杆泵驱动系统的密封结构采用填料密封与正作用密封组合的新型密封结构。填料密封部分分六道盘根进行密封, 由于最上部和最下部的磨损最为严重, 故其耐磨性和抗硬化性能突出;中间部位的密封带胶心, 具有弹性补偿功能, 自润滑和柔韧性突出。正作用密封在支撑座的填料密封腔的下部, 能有效的阻止密封液体沿光杆上移至填料密封腔。

1.2 高转速螺杆泵的技术优势

与相同排量的大泵型螺杆泵运行时相比, 高转速螺杆泵具有下述几点优势。

1.2.1 能够降低能耗, 减轻地面设备负荷

低转速、大泵型的螺杆泵在生产过程中, 表现出能源消耗大、抽油杆的尺寸大、地面设备负荷高等问题。而高转速螺杆泵是对定子橡胶配方有针对性进行调整, 使螺杆泵运行转速可达到250 r/min, 用∮28的实心杆代替∮42空心杆, 降低了能耗, 减轻了地面设备负荷。

1.2.2 系统效率提高

高转速螺杆泵匹配的地面直驱驱动装置, 其传动效率大于93%, 与L5型驱动相比提高10%以上。与同排量大结构、低转速螺杆泵相比, 系统效率提高8%以上。

1.2.3 可以有效地缓减杆管偏磨

对近年来检泵井中杆管偏磨井统计分析表明, 泵型较大井, 偏磨较严重, 占偏磨总井数的83.3%。而运行高转速螺杆泵, 在相同的排量要求下, 可以选择较小一级泵型, 在不增加螺杆泵头数的同时, 降低了匹配的抽油杆杆径, 增大了液体过流面积, 减小了液体的流动阻力, 有效地缓减杆管偏磨。

2 高转速螺杆泵现场试验及应用效果

2.1 高转速螺杆泵井参数选择原则

高转速螺杆泵需要匹配专用的驱动装置, 其下井施工时参数选择跟普通螺杆泵一样, 由于它转速高, 因此在相同的排量要求下, 它可以选择较小一级泵型, 相应的杆柱选型也可以减小, 扶正器数量也可适当减少。在下泵设计选择参数时, 根据油井产能, 在满足供排要求的前提下, 选择合适的泵型、杆径以及相应的转速。

2.2 高转速螺杆泵井试验情况

目前地面直驱高转速螺杆泵研究现场试验正在进行当中, 250 r/min以下高转速井下泵由于对泵的橡胶配方进行了有针对性的调整, 前期选择5口井进行试验, 其中有2口井是抽油机转螺杆泵井, 1口井是电泵转螺杆泵井, 转后电流都明显下降, 泵效有所提高, 产量变化不大。

以X-5井为例, 该井泵型由1600调整为500, 转数由103r/min上调为210r/min, 调后运行电流下降了10A, 泵效提高了24.8%, 达到了83.4%。

现场试验表明高转速螺杆泵由于提高了生产转速, 井下泵型变小, 运行电流和扭矩降低, 驱动杆可降级使用, 以800型高转速螺杆泵250 r/min运转, 可代替目前常规的2000型低转速螺杆泵100 r/min情况下生产, 虽然理论排量相同, 但运行电流最少降低8A, 扭矩降低10%以上, 螺杆泵井系统效率提高8%以上。

3 效益分析

3.1 经济效益

3.1.1 节约成本

一是降低配套设备的成本:高转速螺杆泵匹配的地面直驱驱动装置在4万元以内, 与常规L5型驱动装置每台6万余元相比, 每台可节省成本费用2万余元。二是节省杆泵费用。高转速螺杆泵井下泵泵型变小, 驱动杆可降级使用, 由∮28实心杆代替∮38或∮42mm空心D级杆, 每米分别节省费用8.77或20.87元, 每口井杆按1000米计算, 可分别节省0.877或2.087万元。因此, 投产一口高转速螺杆泵带来的经济效益为:2.0+1.92+2.09=6.01万元。

3.1.2 节约能源

应用高转速螺杆泵举升工艺技术前, 平均单井日耗电为365.76KWh, 转后平均单井日耗电为275.28k Wh, 即平均单井日节电为90.48KWh, 年节电3.3×104k Wh。电费以0.5142元/k Wh计算, 年可节约电费1.69万元。

3.2 社会效益

驱动杆降级使用后螺杆泵的杆管匹配变得合理, 液流通道加大, 杆柱的受力状态得到改善, 杆管偏磨有效降低, 减少检泵次数, 为螺杆泵正常生产提供保障。

4 结论及认识

(1) 在相同理论排量的情况下高转速螺杆泵有望解决普通大泵型螺杆泵井存在的能耗高、泵效低、杆管偏磨严重等问题, 适应于大排量油井生产, 将是今后螺杆泵井的发展趋势。

(2) 高转速螺杆泵采用了新橡胶配方和新型密封结构, 其配套技术的研究成功对完善螺杆泵技术具有重要意义。

(3) 目前应用高转速螺杆泵还处于摸索、试验阶段, 下一步, 我们会对试验井继续进行现场跟踪, 多获取现场第一手资料, 不断丰富、完善高转速螺杆泵采油技术。

摘要：针对低转速、大结构螺杆泵井在生产过程中存在的杆管偏磨和能耗高两个主要问题, 在理论分析和总结实践经验的基础上, 提出了高转速、小结构螺杆泵技术研究, 重点对驱动系统和泵的橡胶配方等方面进行了有针对性的调整。在满足螺杆泵井理论排量的前题下, 可减小光杆扭矩, 减缓磨损, 降低能耗, 提高系统效率, 最终形成适应于大排量产液井的螺杆泵举升工艺技术。

关键词：螺杆泵,高转速,技术研究,现场应用

参考文献

[1]韩修廷等著.螺杆泵采油原理及应用.哈尔滨工程大学出版社·1998年·ISBN7-81007-861-5[1]韩修廷等著.螺杆泵采油原理及应用.哈尔滨工程大学出版社·1998年·ISBN7-81007-861-5

采油螺杆泵液压马达驱动装置 第5篇

关键词：螺杆泵,液压驱动,防反转

0 引言

自螺杆泵产品在国内油田使用以来, 国内螺杆泵厂家生产的螺杆泵地面驱动装置的结构形式大体相同, 也均能满足油田生产需要。近几年来, 各生产厂家从节能和安全性方面考虑, 进行高端驱动装置的研制, 如永磁直驱驱动装置, 液压防反转驱动装置等[1], 但这些驱动装置仍然是以电机为动力源提供动力, 在实现自动化控制以及加密井的应用上仍然存在困难。螺杆泵液压马达驱动装置, 基于成熟的液压传动技术, 其易于实现自动化控制, 同时能够实现一台泵站带动多台驱动装置联动, 在加密油井上使用具有相当大的优势。

1 螺杆泵液压驱动装置的工作原理

螺杆泵液压马达驱动装置主要由液压马达、减速装置、泵站、密封装置等部分组成, 如图1所示, 整套地面系统结构简单、自动化程度高、工作可靠性高。液压马达驱动作为动力输出装置取代了原有的电机直接驱动, 使得整个地面驱动装置更加轻便紧凑。液压泵站集成了油箱、电机和液压元件, 为液压马达提供相应的压力油。液压马达通过减速装置 (或直接) 将动力传递给抽油杆柱, 带动井下螺杆泵运转, 该驱动装置使用液压制动系统, 通过液压回路直接控制反转转速。

2 液压驱动系统的设计[2]

液压驱动系统如图2所示。

1) 正转时, 电磁换向阀16左位工作, 液控换向阀5左位工作, 比例溢流阀14根据输入信号调节系统工作压力值, 使变量柱塞泵输出高压油, 高压油经过滤器4、比例调速阀6、进入定量马达8压力油口, 高压油带动定量马达8转动进而螺杆泵开始采油。定量马达8回油经液控换向阀5左位、回油滤油器到油箱13。

1.电动机2.变量柱塞泵3, 7.溢流阀4, 15.过滤器5.液控换向阀6.比例调速阀8.定量马达9.继电器10.高压球阀11.调速阀12.手摇双联泵—马达13.油箱14.比例溢流阀16.电磁换向阀

2) 有电反转释放时, 电磁换向阀16右位工作, 液控换向阀5右位工作, 比例溢流阀14根据输入信号调节系统工作压力值, 使变量柱塞泵输出低压油 (满足给马达补充需要的油压) , 低压油经液控换向阀5右位进入定量马达8低压油口、螺杆泵带动马达输出高压油, 高压油经比例调速阀6、液控换向阀5右位、回油滤油器到油箱13。

3) 停电反转释放时, 电磁换向阀16处于中位, 液控换向阀5处于中位, 变量柱塞泵2无压力油输出, 比例调速阀6阀口关闭。手摇双联泵—马达12输出低压油, 给马达补油, 低压油进入定量马达8低压油口, 螺杆泵带动马达输出高压油, 高压油经高压球阀10、调速阀11进入手摇双联泵—马达12的马达压力油口, 马达带动手摇泵转动, 低压油口输出油液回到油箱13。

3 螺杆泵液压马达驱动装置的技术特点

1) 驱动装置的转速和扭矩的调节。螺杆泵液压马达驱动装置的转速和扭矩的调节, 可以通过控制液压泵站的输出流量和输出压力来实现, 输出流量通过比例调速阀6进行调节, 输出压力通过比例溢流阀14进行调节。

2) 液压防反转功能的实现[3]。有电反转时, 通过调整液压回路中比例调速阀6来控制反转转速, 从而达到安全释放井下储存的反转势能的目的;停电反转时, 通过手动双联泵—马达12, 带动液压马达反转, 调速阀11控制反转转速, 达到安全释放反转的目的。

3) 有自我保护能力。对于螺杆泵来说, 一个比较多发的故障是橡胶衬套与螺杆抱死。由于机械驱动系统的过载保护能力比较差, 一旦出现上述事故必将引发其他事故, 如:烧电机、扭断抽油杆和衬套脱胶等。而螺杆泵液压马达驱动装置有自我保护能力, 当出现橡胶衬套抱死和抽油杆断脱等事故, 马达的输出扭矩和马达的进口压力会发生变化, 导致泵的压力出口压力的变化, 当压力达到压力继电器的设定值时, 切断电机电源, 当泵停止工作时, 电磁换向阀换向, 防反转系统启动。

4 结论

1) 螺杆泵地面液压马达驱动装置, 因为其自动化程度高, 可以实现无人值守。

2) 能够实现一台泵站带动多台驱动装置联动, 在加密油井上使用也有相当大的优势。

3) 不需要单独设计防反转装置, 简化了螺杆泵地面驱动装置的外形结构。

参考文献

[1]韩修廷, 王秀玲.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.

[2]赵怀文, 陈智喜.液压与气动[M].北京:石油工业出版社, 1988.

地面驱动螺杆泵采油技术优化研究 第6篇

1 地面驱动螺杆采油工作原理

地面驱动螺杆泵作为一种容积式泵, 其工作原理是由地面驱动装置带动抽油杆和转子在定子橡胶衬套内旋转, 转子和定子之间的容积均匀上移, 从而产生抽汲、推挤作用, 而实现连续性的排油。

地面驱动螺杆泵采油系统主要由油层、井筒和抽油设备三部分组成。油层的工作特性由综合IPR来描述;井筒中流体则按照多相管流规律进行流动;抽油设备则主要包括了地面驱动装置、抽油杆柱、井下螺杆泵, 用于向井筒中流体提供能量, 其自身组成一个复杂的机械系统。可通过正确地选择泵型和设计抽油参数来控制、调节油井的生产, 使得抽油设备系统与油层和井筒的能力相协调, 在高效、安全的基础上获得较高的产油量和经济效益。

2 地面驱动螺杆泵采油工艺技术优化

2.1 防脱优化技术

2.1.1 油管柱防脱技术

由于螺杆泵的转子在定子内是顺时针旋转, 工作负载直接表现为扭矩, 当转子扭矩作用在定子上时, 定子承受的扭矩会使上部的正螺纹油管脱扣, 因此对地面驱动螺杆泵的油管柱必须采取防脱措施。当前, 油管柱防脱技术主要有两种, 一种是锚定工具, 另一种则是反扣油管。通常采用的是锚定工具, 与常规油管锚的使用一样。

2.1.2 抽油杆防脱技术

由于驱动螺杆泵的抽油杆柱长度很长, 当传递扭矩时抽油杆柱会储存一定的弹性变形能, 一旦停机, 抽油杆内储存的弹性变形能释放出来造成抽油杆高速反转而脱扣或因固定阀失灵停机后油管内液体回流造成抽油杆反转而脱扣。目前, 可采用防脱技术主要有以下几种: (1) 采用定向离合器进行防反转。在定向离合器的外壳上安装刹车带, 当需要上提抽油杆时先缓慢松开刹车带, 将弹性变形能缓慢释放, 使抽油杆只能做单向转动, 即可有效地防止抽油杆脱扣。 (2) 停机前先降压运行一段时间, 使抽油杆弹性变形能释放出一部分, 然后利用时间继电器控制停机。 (3) 安装性能可靠的固定阀, 确保停机后油管内液体不回流。 (4) 采用插接式空心抽油杆, 防止抽油杆倒转时脱扣。

2.1.3 防磨优化技术

防磨优化技术是指螺杆泵采油时, 能减轻油管和抽油杆磨损的技术。由于抽油杆柱和螺杆泵转子离心作用使定子和油管受到周期性冲击, 产生振动而造成油管磨损。为了消除振动, 一般在定子上接头处装油管扶正器, 或使用反螺纹油管时在定子上、下接头处装油管扶正器。同时, 由于井斜和方位角变化是造成抽油杆磨损的主要原因, 为了减轻这类磨损, 应在井斜变化大或方位角变化大的部位以及光杆下部加装抽油杆扶正器。通常采用的油管扶正器, 主要有弹簧式和橡胶式两种;而抽油杆扶正器, 则基本采用耐磨的尼龙材料制造, 形状与尼龙刮蜡器相似。

3 解堵优化技术

由于油井原油具有凝固点高和含蜡量高的特点, 当冬季温度较低或停机时间偏长时, 都将可能导致螺杆泵油管内上部出现原油凝固的问题, 使得螺杆泵无法正常运行, 因此在日常生产中还应采用解堵优化技术。常采用的是电缆加热解堵技术, 该技术原理是通过在油杆内下入加热电缆, 利用电缆加热后所生成的热量使原油凝固问题得到解决。

4 故障诊断技术

地面驱动螺杆泵在采油过程中, 如因管理不当、工况不合理或者产品质量等问题时, 将会出现一系列故障问题, 常见故障有抽油杆断脱、各种堵塞、油管漏失、定子橡胶脱落等。必须采取适当的故障诊断技术, 以确保生产稳定。较常采用的故障诊断技术, 主要有电流法和憋压法两种。

4.1 电流法

电流法主要是通过测试驱动电动机的工作电流, 通过电动机工作电流的大小, 来判断螺杆泵工作状况的方法。该方法较为适用于检测抽油杆断脱、油管脱落或漏失、泵漏失、定子橡胶磨损严重、输油管线堵、结蜡严重等故障形式。

4.2 憋压法

憋压法主要是通过关闭采油树回压闸门进行憋压的方式, 来观测井口油压和套压的变化, 进而诊断螺杆泵工作状况的方法。该方法主要适用于检测抽油杆断脱、油管脱落、泵严重漏失、定子橡胶脱落等故障形式。

5 结语

由于我国在地面驱动螺杆泵的实际应用时间较短, 经常出现工作参数不匹配, 采油工艺选择不当等方面的问题, 导致设备及油井的生产功效得不到充分发挥。本文从地面驱动螺杆泵的工作原理出发, 并对螺杆泵采油相关工艺技术的优化应用进行了分析与探讨, 以此希望对地面驱动螺杆泵采油系统的实际应用起到一定的借鉴作用。

参考文献

国内螺杆泵自动化采油技术趋势 第7篇

上世纪20年代中期, 法国人勒内·莫依诺首次提出了螺杆泵原理[1], 并发明设计了螺杆泵。30年代初, 法国PCM公司、英国Moyno公司以及美国K&M公司[2]开始生产螺杆泵。其技术优势主要为:节能、适应性强、携砂性好、管理简单、占地面积小、维护方便, 因此国内外各大油田对螺杆泵采油均有不同程度的应用。

1 国内螺杆泵采油技术面临的困难

国内大庆油田、吉林油田、辽河油田、胜利油田等均有大量螺杆泵用于生产, 对螺杆泵采油技术的研究多以大排量举升、携砂采油及冷采为主[3,4,5,6], 螺杆泵采油系统在现场应用中存在着一些问题:一是容易出现定子脱胶的问题, 定子脱胶的原因是由于高速旋转, 摩擦产生大量的热, 使被硫化的橡胶在高温下老化而与钢管脱离。另一方面, 螺杆泵的使用维护与抽油机也有很大不同, 螺杆泵必须保证合理沉没度, 如果供液不足将会导致转子和定子之间发生干磨, 产生过热烧毁定子橡胶, 或者由于螺杆泵进口压力过低, 发生汽蚀, 泵效降低, 造成了严重的能源浪费。另外, 使用正扣油管的螺杆泵必须安装防反转装置, 而且要进行油管锚定, 否则会造成杆管脱落;虽然螺杆泵的清蜡周期比抽油机长, 但是如果不及时清蜡, 也会发生蜡堵甚至引起杆断。

2 螺杆泵自动化采油技术发展趋势

目前针对上述现象, 国内外一般采取液面监测, 以保证螺杆泵足够的沉没度, 但在液面监测过程中, 受到测试仪器、井下状况等多种因素的影响, 液面资料不准确, 给螺杆泵的实际参数调整带来误差, 不能很好地满足螺杆泵的需要。因此需要一套精准、科学的自动化设备和技术来解决以上问题, 这些设备和技术主要集中在以下几个方面:

(1) 利用井口传感器

通过压力传感器采集井口压力, 用IPR曲线估计出原油产液量。利用全自动油井计量装置检测当前的产液量, 采用模糊控制的方法确定抽油机的冲次, 并且根据每一口井的自身状况利用自修正函数, 自动修正系统的偏差。利用调整函数, 调整抽油机的冲次到一个合理的范围内, 最终达到使每一次的冲程都为有效冲程, 从而在保证产量的同时达到节约能源的目的。

(2) 在线声波测试仪

以DK800次声波动液面测试仪为例, 其工作原理是在井口利用次声波发生装置产生次声波, 次声波进入套管后获得回波信号, 通过回波波形与同步采集的套压信号计算声速, 进而算得动液面的深度, 获得的回波信息可通过解释软件和通讯软件进行及时地处理与传输。仪器的各项技术指标应达到如下标准: (1) 测试液面不使用声弹, 油井液位测试范围为15~3000m; (2) 适应套管压力范围为0~6MPa; (3) 套管压力测量精度为1%; (4) 液位测量精度为5%; (5) 液位测量数据最大存储量达到150井次。

(3) 变频防抽空技术

变频防抽空控制技术可实现螺杆泵井自动调速功能, 当油井生产过程中发生抽空现象时, 可实施自动报警停机保护。螺杆泵变频防抽空控制装置是在常规变频器基础上增设了流量信号采集转换系统和信号处理控制指令系统。流量信号采集转换系统包括井口流量检测阀、流量信号采集转换器两部分, 直接连接于250型一次生产闸门之后, 随着流量检测阀开启量的变化, 将油井出口流量以电信号的形式传给信号处理控制指令系统。信号处理控制指令系统安装在变频控制器上, 当其接收信号后, 通过对电流信号的采集、匀整, 向变频控制器发出电动机供电频率调节指令。当油井供液严重不足、发生抽空现象时, 流量检测阀关闭, 检测阀内行程开关断开, 发出停机指令, 实现螺杆泵自动报警停机。

(4) 间歇式智能抽油机技术

间歇式智能抽油机通过高分辨的传感器, 根据负荷变化情况控制抽油机的生产运行时间, 实现智能化抽油, 减轻了工人劳动强度, 极大地提高了油田综合管理和科学管理水平, 从而达到提高采收率的目的。

(5) PLC可编程控制系统技术

自动化采油技术已经广泛应用到油田采油生产的各个环节中。提高整个控制系统稳定性, 是提高数据准确率和采油生产效率的关键, 对PLC系统的信号可靠性、执行机构的可靠性进行改进, 才可以确保油田有效的降低成本, 提高产量。

(6) 智能控制技术

近几年来国内外对气液单管分相计量技术的研究都取得了长足的进展, 并对无线监控进行了系统化研究。有文献报道利用有限元法对螺杆泵采油地面装置进行自振特性分析, 同时编制了螺杆泵采油地面装置的有限元网格自动划分程序和求解其固有特性的有限元程序;对螺杆泵采油地面装置进行振动测试, 分析产生振动的原因, 然后借用结构矩阵分析的方法处理。

3 结束语

目前, 有关螺杆泵与自动化采油方面的新技术、新产品不断涌现, 形成了一系列具有一定应用规模的产品, 对油井的合理管理起到了一定的推动作用。但各产品间缺乏有效的综合信息录取和数据处理, 未从根本上解决螺杆泵所面临的关键技术指标, 国内针对螺杆泵采油系统尚无成熟的仪器和技术手段, 需要对上述系统进行大幅度的改进和创新, 保证螺杆泵运转的科学、合理, 以提高系统效率, 改善工况环境, 优化生产参数。

摘要：螺杆泵采油技术由于诸多优点在生产一线广泛使用, 国内螺杆泵使用目的主要用于节能举升, 存在着易碎胶、监测手段落后, 生产参数不合理等不足, 有很大的提升空间。对螺杆泵采油进行精确地控制, 可以有效的避免上述问题, 提高系统效率, 满足精细化管理的要求。文章重点指出了国内螺杆泵采油技术下一步需要重点提高的几个方面。

关键词：螺杆泵,自动化,采油技术

参考文献

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[3]王占强, 丛日东.大排量螺杆泵用于聚驱采油效果分析[J].油气田地面工程, 2010, 29 (3) :7.[3]王占强, 丛日东.大排量螺杆泵用于聚驱采油效果分析[J].油气田地面工程, 2010, 29 (3) :7.

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