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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接转换
2、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、系统最高耐温为18
3、0； 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，与现有举升方式相比，在
4、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高，可实现“零防冲距生产”，可提高
5、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、配套举升技术在石油开发中心的应用,垦东12块0#、3#岛举升工
6、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心的应用,垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：,垦东12块
7、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,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，但免修期较短是该技术的主要问题
8、。,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：,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
9、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。,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
10、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：,生产效果对比表,三、配套举升技术在石油开发中心的应用,直线潜油
11、电机配套举升技术应用效果：,2、泵效：,两种举升方式效果对比表,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，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：,两种举升方式效果对比表,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
12、明显的节能效果。,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
13、大缺陷： 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
14、，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存在问题：,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。,四、结论与认识,1、该无杆举升技术具有自动化程度高、能耗低、泵效高的特点，能够实现垦东12块复杂井况下的高效举升，有巨大的发展前景。 2、该配套技术尚存在举升力不足、冲程过短、配电系统适应性较差、测试系统不完备等问题，需要进一步攻关研究。,
