石油开发中心-直线潜油电机应用.

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1、胜利油田石油开发中心 2009.10 直线潜油电机配套举升技术 在石油开发中心的应用 目 录 一、前言 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 四、结论与认识 一、前言 人工举升 利用抽油杆传递能量 利用液体传递能量 利用电缆传递电能 气举等其他方法 往复运动 旋转运动 离心泵 螺杆泵 射流泵、水力活塞泵等 国内外常见的人工举升方式 一、前言 常规机械举升方式利用电能转换为旋转运动，减速后再经四连 杆机构转换为直线往复运动，其传动系统能量损失高达 28%，加上 旋转特性造成启动扭矩大，需要较高的启动功率，系统效率一般不 超过 30 %。 直线电机抽油机将电能直

2、接转换为直线往复运动 ,简化了机械 传动过程，有效地提高了效率，经测试节能可达 5 4 %，抽汲参数 可无级调整，为实现自动控制及满足采油工艺要求提供了条件，是 一种很有发展前途的新型举升技术。 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 直线电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化 为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。其结构可以 看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成 。 直线电机工作原理 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 直线潜油电机 倒置式井下泵 地面控制系统 直线潜油电机配套举升技术特点 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 1、系

3、统最高耐温为180； 2、电动机的定子采用充油封闭式结构，耐压30Mpa； 3、电动机定子绕组的绝缘等级为H级； 4、冲程为1.23m；冲次为0-10次可调； 5、最大举升力4000KN； 6、柱塞单次运行时间为1.34s，通过设置冲次间隔时间设定冲次数。 直线潜油电机配套举升技术特点 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 直线潜油电机配套举升技术特点 1、动力装置直接与泵在井下连接，去掉了抽油机传动和抽油杆的无功损 耗，因此举升能耗低、损耗小；去掉了抽油杆的冲程损失；脉冲式运动 提供了较长的进液时间，有利于提高泵效，可达90%；与同等产液量抽 油机相比，耗电量减少50以上。 2、实现无杆采油，

4、与现有举升方式相比，在节省大量投资、减少起下作 业时间和成本的同时，彻底消除了管杆偏磨；在配套强闭式凡尔球座后 ，可实现水平井水平段采油。 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 直线潜油电机配套举升技术特点 3、增产作用：配套采油泵采用倒装方式，上行时活塞上行，顶开固 定凡尔，下行时，活塞靠自身重量下行，撞击承接筒，在油层中震动 ，有低频振动增产作用，电机运行热量加热稀释周围油液，降低原油 粘度，提高供液能力。 4、经过技术攻关，实现了直线电机内部金属部件与井液的分离，解 决了因腐蚀造成的使用寿命短的问题。 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 直线潜油电机配套举升技术特点 5、直线电机的运动刚性

5、高，可实现“零防冲距生产”，可提 高泵效，杜绝气体影响。 6、生产制度调整智能化，调整幅度更精密、更精确，配合 抽空保护装置，可满足间歇生产需要，同时可实现远程控 制集中管理。 直线潜油电机配套举升技术适用条件: 二、直线潜油电机原理及配套举升技术 1）小排量深抽井、间歇生产井，排量20m3/d，泵挂1600m （垂深）； 2）大斜度井、水平井、偏磨严重井，但液量泵深需要匹配； 3）低液量高油气比井及50地面脱气原油粘度3000mPa.s的 低液量稠油井，采出液含砂0.5%。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 该技术目 前已在垦东12 块进行了规模 应用，取得了 较好效果。 三、配套举升技

6、术在石油开发中心的应用 垦东12块0#、3#岛举升工艺难点： 1、造斜点浅、井斜角大。以3#岛为例，造斜点一般80- 300m，20口直斜井中井斜角大于50的有16口，其中50-60的 井8口，60-70的井6口，大于70 的井3口。 2、原油属于稠油，地面原油密度平均0.9736g/cm3，地面 原油粘度平均2136mPas。随着含水的上升，原油可能发生反 相乳化，反相乳化后粘度成倍增加，在这种情况下，井筒中的 流动摩阻大大增加，加大举升难度。 3、初始供液能力差，方案设计初期液量12-15t/d。 4、所处的地理位置对安全环保的要求特殊，要求安全环保 系数高。 三、配套举升技术在石油开发中

7、心的应用 垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析： 垦东垦东 12块块0#、3#岛举岛举 升工艺艺适应应性分析 名称 抗出砂 抗偏磨、 腐蚀蚀 抗稠油 排量适 应应性 一次性 投入 系统统 效率 免修期 技术术 成熟度 皮带带机+连连 续续杆+偏置泵泵 较较弱弱一般较较高大较较低较较短高 水力喷喷射泵泵强强较较强较较高大低长长高 连续连续杆+螺杆 泵泵 强较较弱较较强较较高小较较高较较短高 电电潜泵泵弱强弱不适应应大低长长高 电电潜螺杆泵泵较较强强较较强较较高大高较较短较较低 直线线潜油电电 机配套举举升 较较强强较较弱较较高中高长长较较低 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 油层 泄 油

8、 器 防旋扶正器 电 潜 泵 喇 叭 口 沉砂单流阀 电泵 化学剂注入阀 电潜泵： 电潜泵举升扬程高，排量调节范围广， 对于降低油井动液面，减小对油层的回压、 放大生产压差提高采油速度等十分有效。采 用电潜泵开发，可以满足举升高度、井身轨 迹、井台占有面积、产量、压力、温度等各 方面的要求；但其对于低排量、高粘度油井 适应性差，而且系统效率偏低，能耗较高。 垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析： 地面驱动螺杆泵配套连续杆： 螺杆泵的突出特点是对稠油井、含气井 、含砂井具有较好的适应性，地面设备占用 面积小，管理简便，排量调节范围适中。采 用配套连续杆螺杆泵技术，缓解了管杆偏磨 问题，但免修

9、期较短是该技术的主要问题。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析： 5 1 2 3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 水力喷射泵技术 该技术井下无机械运动件，不产生磨损，适 用于斜井、复杂结构井、出砂井、高油气比井的 应用；但该技术系统效率低(10%左右)，地面设 备投资高，运行维护、后期处理费用高，而且对 平台空间要求比较高。 垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析： 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析： 皮带机+连续杆+油管减磨接箍+偏置阀斜

10、井泵 技术特点： a、采用液力反馈技术，提供下行动力 b、偏置进油阀，进油流道大，流程短，进油阻力小 ，泵效高 c、采用防砂卡柱塞结构，减轻柱塞和泵筒磨损 d、采用长冲程、低冲次皮带机 e、采用连续杆减少偏磨及下行摩阻 偏置泵结构示意图 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 皮带机出现的偏磨问题 该技术在垦东12块1#、2#岛实施后，初期取得良好效果，根据统计，41 口井中，07-08两年KD12因偏磨作业井11次。 1、07-08年偏磨井主要集中在井斜角大于50度的油井。 2、2009年上半年因偏磨问题的作业井13次，同比前两年出现大幅度上升， 说明随着KD12含水的上升，润滑状况急剧恶化。

11、 连续杆+油管减磨接箍+偏置阀斜井泵 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析： 电潜螺杆泵 该技术具备螺杆泵的优点，而且实现了将 动力由电缆传输至井下，驱动螺杆泵生产，消 除了抽油杆这一薄弱环节，具有很高的实用性 ，发展前景较好。该技术目前的主要问题是减 速器寿命短、测试技术突破难度大。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术应用效果： 垦东12块0#、3#岛共有油井40口，全部一次 投产成功，为了更好的评价该举升方式，与2007年 采用连续杆+皮带机+偏置式液力反馈斜井泵投产的 1#、2#岛进行对比： 三、配套举升技术在石油开发

12、中心的应用 直线潜油电机配套举升技术应用效果： 1、生产效果： 生产产效果对对比表 泵泵型 井数 （口） 泵泵深 （m） 初期目前 生产产 参数 日产产液 （t/d） 日产产油 （t/d） 含水 （%） 动动液 面 （m） 生产产 参数 日产产液 （t/d） 日产产油 （t/d） 含水 （%） 动动液 面 （m） 有杆泵泵46889 706 0.6 11.88.722.7354 706 0.8 14.56.851.9534 直线电线电 机 391031 441.2 4.8 7.86.123.4646 441. 25.1 8.46.521.1658 平均 107.623484 11.86.638

13、.8589 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术应用效果： 2、泵效： 两种举举升方式效果对对比表 采油方式 开井 数 目前日产产量 泵泵径 （mm） 泵泵深 （m） 冲程 （m） 冲次 （次/min） 日产产液 （t/d） 泵泵效 （%） 有杆泵泵467088360.814.554.5 直线电线电机394410311.235.18.461.1 两种方式的泵深差异是由靶点位移不同引起，靶点位移的加大致使油 井井斜角进一步加大，油井工况更加恶劣，但从对比资料来看，在液面较深 的情况下，直线潜油电机配套举升技术的泵效仍高于有杆泵，考虑到南扩边 部7口井因严重供液不足的影响

14、，主力区泵效高达75%以上。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术应用效果： 3、能耗： 两种举举升方式效果对对比表 采油方式 开井 数 目前日产产量 泵泵径 （mm） 泵泵深 （m） 动动液面 （m） 日产产液 （t/d） 日耗电电 （kwh） 吨液百米耗 电电 （kwh） 有杆泵泵467088353414.51642.12 直线电线电机394410316588.4981.77 根据现场实测资料显示，直线潜油电机配套举升技术能耗较有杆泵举升大 为降低，吨液百米耗电指标由2.12kwh降至1.77kwh，下降幅度为17%，单井 耗电量下降幅度达到40%，取得明显的节能

15、效果。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术应用效果： 4、免修期对比： 有杆泵举生方式：(至2009年9月底) 1#岛：2007年12月投产，平均免修期已达778天，28口井中有20口油井 免修期已超过800天；2#岛：2008年1月投产，平均免修期已达413天，22口 井中有14口油井免修期已超过400天。 直线潜油电机配套举升技术： 0#、3#岛：2009年24月陆续投产，目前平均单井生产171天，应用效 果较好，未发生一口检泵作业井，长期效果有待进一步观察。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术存在问题： 1、地面控制系统还存在较大缺

16、陷： 截至2009年10月，已发生地面故障次数103次，主要原因是原油粘 度大、负荷重引发的保护和电子元件烧毁。前期对稠油举升的计算存在较大 误差，致使初级设定的不合理是造成故障停机的主因，海上生产的恶劣环境 是次因，下一步因加强这两个方面问题的研究和整改。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术存在问题： 2、举升力和小冲程限制了其应用范围 ： 目前该技术可实现的最大举升力为4000KN，冲程仅为为1.23m。受 这一因素影响，在考虑到动载、摩阻等因素，该技术难以满足大排量和深抽 的要求。根据计算，该技术在举升深度达到1000m，最大理论排量为45t/d， 随着举升高度的提升，其最大理论排量下降明显，2000m举升高度下，其最 大理论排量仅为不足20t/d。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术存在问题： 3、相关的测试技术还未完善： 目前该技术相应的工况测试技术目前还处在攻关阶段，仅能 依靠电流变化来判断，需要尽快完善。 三、配套举升技术在石油开发中心的应用 直线潜油电机配套举升技术