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潜油不锈钢螺杆泵系统发展趋势跟采油配套工艺技术

  • 发布者:海鸿泵阀

    发布日期:2020-03-13
  • {一}、潜油沥青螺杆泵系统发展趋势
      综合国内外潜油沥青螺杆泵系统采油技术的发展状况与生产实际应用效果,ESPCP系统的设计技术可在以下几个方面继续加大科研攻关力度。
      (1)延长系统使用寿命
      定子橡胶是潜油沥青螺杆泵的关键部件之一,是决定沥青螺杆泵使用寿命的主要因素。定子胶的成分与配方不同,其溶胀性能与理化性能也不相同,而每个油田的原油品质大不相同,化学成分差异较大,对定子橡胶的要求迥然不同。目前国内主要还是采用丁腈橡胶作为沥青螺杆泵定子衬套的材料,因此难以适应各种油井工况,严重阻碍沥青螺杆泵的应用,应迅速建立原油物性与沥青螺杆泵定子橡胶材料之间的优匹配关系数据库,这对延长潜油沥青螺杆泵采油系统使用寿命具有重要意义。
      (2)提高系统工作安全性
      当沥青螺杆泵容积效率较小时,定子橡胶生热造成橡胶的膨胀,增大了沥青螺杆泵运转的摩擦力,将导致定子磨损和剪切力的增加,致使沥青螺杆泵破坏。因此,应在相关的安全性装置的设计方面予以关注。
      (3)系统的数字化设计
      在系统设计时,将系统的优化设计、可靠性设计及有限元分析等手段结合起来。研究沥青螺杆泵定子及转子在不同压力、转速、流量等条件下的受力状态和变形规律,以及材料对变形规律、使用寿命的影响。使其具有良好的力学性能和工作性能,提高系统设计的效率。
      (4)系统的结构创新设计
      在系统结构的创新设计方面有以下三种较新的发展趋势。一,采用刚性定子与柔性转子配合。这种结构设计解决了常规沥青螺杆泵、螺杆钻具马达定子工作过程中溶胀、散热及受力不均的技术问题,延长了沥青螺杆泵、螺杆钻具马达的工作寿命,可以节能降耗,并具有承压高,扭矩低,泵体短,寿命长,所需功率更低、排量更大等优点。二,采用圆钢热轧成型转子。这种结构设计可以节约金属材料,缩短加工时间,降低成本,有良好的使用效果。三,采用钢管热轧成型转子。这种结构设计能使沥青螺杆泵的使用范围进一步扩大,即与空心抽油杆配套使用,从而开采黏度更高的高稠油。
      {二}、沥青螺杆泵采油配套工艺技术现状概述
      沥青螺杆泵采油配套技术是保证油井正常生产、提高油井运转时率和检泵周期、实现有效举升的不可缺少的辅助技术措施。沥青螺杆泵采油不仅适用于在高粘度、高含砂、高油气比的油藏开采,而且对于水驱油藏开发后期高含水油井和聚合物驱等三次采油油井也表现出良好的适应性。随着沥青螺杆泵采油技术应用领域的扩大,其配套技术的研究也得到深入开展。
      1、杆柱配套技术
      在传统沥青螺杆泵杆柱受力计算中,杆柱载荷主要来自五个方面,一是杆柱自重,二是泵进出口压差引起的轴向载荷,三是杆柱在液体中的浮力,四是液体在泵内流动,以及泵内衬套间的摩擦载荷,五是液体在油管内流动造成的摩擦损失。分析表明,由于举升液体在向上运移过程中造成的阻力损失与液体流态和物性有关,油管内液体粘度是与螺杆泵转速、液体流态有关的函数,而在传统的优化设计模型中举升液体粘度一般为定值。在传统沥青螺杆泵杆柱扭矩计算中,光杆扭矩主要来自五个方面,一是泵举升液体所需扭矩,即驱动扭矩,二是克服杆柱与井液摩擦扭矩,三是克服泵内摩擦阻力所需扭矩,主要由初始过盈所产生的扭矩和高温高压造成热胀和溶胀生产的扭矩,四是克服杆与管及扶正器间的摩擦扭矩(半干摩擦)和惯性扭矩。分析表明,杆柱和井液之间的摩擦扭矩是液体粘度的函数,沥青螺杆泵井液体粘度与液体物性、含水有关,而在传统的优化设计模型中举升液体按牛顿幂律流体处理,一般为定值。实测光杆载荷、扭矩与理论计算存在误差,现场应用中杆柱故障仍时有发生。许军和何艳等在沥青螺杆泵系统优化延长检泵周期技术研究技术总结报告中采用理论与试验研究相结合的方法,针对沥青螺杆泵举升的液体流态,确定液体粘度与沥青螺杆泵转速、原油物性等关系模型,使实测光杆载荷、扭矩与理论计算的误差得到减小。
      2、选井选泵技术
      沥青螺杆泵的选井选泵技术是根据油井的产能、原油物性、油层深度等实际井况来合理选择沥青螺杆泵的泵型、确定泵的工作参数使沥青螺杆泵井达到供排协调,实现高效举升的一项工艺技术。
      选泵方法研究存在以下不足:①沥青螺杆泵举升生产优化设计方法中,没有考虑采出液在抽油杆和油管构成的环空中螺旋流的沿程阻力损失,致使设计与实际出现偏差;②缺少完整的沥青螺杆泵工作特性理论的支持,无法准确给出沥青螺杆泵自身的流出特性;③选井选泵的方法还只是仅仅局限在以满足油井排液的需要,实现供排协调的单因素优化设计。应该开展以实现油井供采协调为目标,追求沥青螺杆泵采油系统长寿命高效率的沥青螺杆泵采油井生产优化技术研究。
      3、工况分析与故障诊断技术
      工况分析与故障诊断技术是利用沥青螺杆泵采油井生产的动静态数据,分析和判断沥青螺杆泵采油系统工作状态的一项实用技术。对于沥青螺杆泵井工况分析与故障诊断技术的研究有以下不足:①对沥青螺杆泵井各类故障的定量判别标准尚未确定,诊断符合率较低;②对沥青螺杆泵工作特性认识不足,工况分析与故障诊断模型尚未完善,所以给工况分析和故障诊断带来困难;③用于工况分析与故障诊断的测试仪器操作复杂,不利于推广应用;④测试仪器的配套分析软件尚未成型。

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