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高粘度螺杆泵应用设计一体化理念同国内测试技术进展

  • 发布者:海鸿泵阀

    发布日期:2021-03-29
  • 一、沥青螺杆泵应用设计一体化理念
      (1)地面驱动系统。尽可能多地了解油井参数,根据泵型、油性及泵挂等因素,选择不同转速范围、驱动能力和承载能力的驱动头、防反转与之相配,在考虑一定的系数的情况下,根据使用经验合理匹配电机功率,减少能量消耗。
      变频控制柜现场管理简单方便,在新井、措施井、出砂井及供液差的油井使用,是沥青螺杆泵与油井建立合理供排关系、节能降耗的理想设备,合理选择会大大减少沥青螺杆泵检泵几率。
      (2)沥青螺杆泵的选择。根据油井产能选用沥青螺杆泵时,先要依据沥青螺杆泵的水力特性曲线找出其佳工作区域,同时还要考虑泵下井后三个方面影响因素:①定子橡胶溶胀和温胀;②气体;③漏失。大量的室内和现场试验证明,泵在设定的沉没度或额定扬程下工作,其实际排量是理论排量的60%~80%,过高的实际泵效或过低的实际泵效都将使高粘度螺杆泵的使用状态偏离佳工作区域,从而导致沥青螺杆泵寿命的降低。
      (3)沥青螺杆泵的材料。沥青螺杆泵采油工艺伴随着橡胶材料的发展而逐渐完善。定子橡胶与井液中的适应性决定了泵的使用效果,井液与橡胶的配伍试验是使系统优化的重要手段。所以,充分、真实的油井资料非常有利于核个系统的优化,保证在不同的工况下选用不同的橡胶材料。
      (4)抽油杆、油管的选择。抽油杆在沥青螺杆泵井中的受力是扭力与轴向拉力的组合,根据泵型、原油物性及泵挂等选择不同直径、钢级的抽油杆,保证有足够的载荷。在斜井、偏磨井中可以考虑使用连续式抽油杆配套防偏磨内衬油管。
      在同一口油井上采用不同尺寸的抽油杆和油管的配合,将会改变液流速度、环空阻力等参数,从而改变沥青螺杆泵的扬程需求,尤其对于出砂井,液流速度直接决定砂粒携出程度。
      (5)沥青螺杆泵相关配套组件。合理选择匹配沥青螺杆泵采油系统中的一个组件,可能会极大地增加设备的性能,方便油井的维护工作,延长油井的生产周期。比如使用转矩锚将会延缓偏磨井、斜井的偏磨现象,解决部分井难坐封的现象,用在出砂井中解决了砂埋难以解封的现象;使用防脱器将会解决沥青螺杆泵停机高速反转引起的抽油杆脱扣现象;使用沥青螺杆泵专用单向泄油器将会解决停机反转问题;使用开槽尾管将会增强泵的抽汲稠油和砂粒的性能等。随着沥青螺杆泵的应用细化,要有针对性地开发配套组件,从而使整个系统合理,达到延长检泵周期的目的。
      二、国内高粘度螺杆泵工况测试技术进展
      1982年,由美国Kois&Myers公司作为一种举升工艺配套技术率先提出,该技术产生于高粘度螺杆泵举升工艺配套技术发展初期,衍生于抽油机井测试技术,具有相当长的历史,应用广。测试方式属于直接测试方法,测试参数包括油井产液量、动液面深度、油(套)管压力和驱动电机电流,通过建立在不同工况下各参数的对应变化关系,判断油井正常、管漏、油管(杆)断脱和工作参数异常等工况,方法简单、直观,利用量液管、液面回声仪、压力表和钳型电流计等一次仪表便能完成全部测试工作,但较易受人为因素干扰。由于经常关闭井口阀门进行鳖压测试,对操作会带来不利影响。
      2、电参数测试技术
      该技术自19世纪30年代高粘度螺杆泵诞生之日起就已经存在了,是基于抽油机井能耗分析的一种比较成熟的测试技术,测试参数主要包括三相电流、工作电压、输入(出)电功率和功率因数等,通过监测电功率的有功分量与无功分量的变化规律,揭示油井生产系统在不同丁况下的负载与能耗的对应关系。由于测试部位位于电控箱内,测试数据的采集、存储和传输比较容易,适合长期监测与远程监控,应用前景可观。
      3、光杆载荷刚试技术
      该技术产生于1980年末期,成熟于不锈钢螺杆泵杆管环空流条件下杆柱动力学理论研究比较完善时期,近年在国内发展很快。通过实时采集井口光杆传感器的扭矩、轴向力和转速参数,经过数模转化传输给测试主机进行油井工况测试。为强化仪器的综合测试功能,采用系统集成方法,把电参数、井温、油套压及动液面等测试单元以模块组合的方式整合为一体。扭矩、轴向力测试精度达到0.5级,光杆转速精度接近l级。由于测试系统供电普遍使用机载充电电池,无法保证测试系统长期连续监测。
      4、机械振动测试技术
      该技术早始于20世纪70年代初期大型汽轮发电机组的测试,20世纪90年代末期应用于高粘度螺杆泵举升领域,处于现场小规模应用阶段。通过采集油并不同采样点机械振动信号,分析信号频谱的时域、频域,去除噪声信号干扰并建立油井在不同工况下的特征频谱,能够迅速、真实、全面地反映机械设备运行工况。通过井下传感器测量井筒温度、流量、油(套)管压力等参数,电磁发生装置定期产生机械振动信号,并由下人地层的信号接收装置采集经过数模转化传输给测试主机,实现对油井工况的连续监测。

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