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试论电潜泵采油工艺在油田新技术领域中的应用

试论电潜泵采油工艺在油田新技术领域中的应用

对能源依赖性的逐渐提高,是石油数量减少的主要原因。现代社会由于开采的油田,大部分环境恶劣,同时也具有一定的开采难度,提高电潜泵采油工艺,开发油田采油新技术,成为维持石油开采与正常使用的有效途径。

1电潜泵(EPS)采油工艺

电潜泵采油工艺是现代采油技术进步的主要标志,电潜泵最早于1928 年投入使用,但受到环境与技术的限制,电潜泵的发展无法受到重视,长期以来,电潜泵一直处于低端电气设备的行列,电潜泵所能够应用的范围也少之又少。而在20 世纪70 年代,电潜泵技术再一次重新被人所熟知,并长期应用于采油方面,经过不断地改进,在近十年的发展历程中,电潜泵技术已趋于成熟,自动化技术与半智能化技术的研发设计成为电潜泵发展的主要方向,技术的不断革新,使电潜泵采油成为成本最低、效益最好的采油设备,强化并提升电潜泵采油工艺,成为当代电潜泵发展的必然趋势。

电潜泵主要是利用离心分离的方式,进行深井采油工作,电动机与离心泵需要同时进入采油井,通过升降设备的控制,使电潜泵的位置得以固定。变压器是控制电潜泵工作的主要控制设备,利用增强或减弱电缆内的电压压强,对电潜泵的离心旋转进行调整。电潜泵之所以能够在诸多的采油设备中脱颖而出,得益于其简单的构造与较高的工作效率。由于构造相对简单,在出现故障时便于修理,相关的设备配件价格也相对低廉,同时维修速度快,对采油影响相对较小。

在工作效率方面,电潜泵排量较大,稳定性好,与传统的杆式泵相比,产量可提升两倍以上,进一步提升了采油企业的经济利润与收入。在高含水率与海上油田中,电潜泵也具有良好的采油效果,因而适用性强,这也是电潜泵的优势所在。

2国内外电潜泵发展动态

目前,电潜泵的技术日趋完善,世界上主要的电潜泵生产国家是:中、美、俄三国,年生产总量达世界生产的总量的86% 以上。

其中,技术方面,以美国的电潜泵生产研发制造技术最为成熟。在自动化与智能化领域,美国始终处于世界顶端。而俄罗斯则主要注重质量,在20世纪末期,俄罗斯通过与英国的贸易合作,达成了电潜泵技术的引进,使俄罗斯的电潜泵技术在原有的基础上得到进一步强化,在可靠性方面,俄罗斯始终占有有利地位。中国虽然在电潜泵方面起步较晚,但经过30 余年的探索与发展,电潜泵生产制造技术在成本方面,已在市场中牢牢占据了有利位置,由于价格相对合理,使我国电潜泵的年出口总数已远超大多数发达国家,当下,我国的大型电潜泵生产企业已具有一定规模,并在市场销售方面形成了有利的良性循环,对未来我国电潜泵的发展奠定了坚实的基础。

3新型电潜泵技术的研究与发展

3.1变频驱动电潜泵

美国Reda 和Centrilift 公司推出了新改进的变频驱动装置。Reda 公司的新变频装置的输出电压和频率由微处理机监控和调整,系统有诊断和关井保护性能。该系统的故障记忆装置、地面故障保护装置、高速限制装置等一些组件已经标准化。Centrilifl 公司新改进的变频控制器安装了数字显示器,便于读数和使用。并增加了电流不平衡探测回路,使系统具有更可靠的探测和关闭能力。

3.2节能隔膜电潜泵

节能技术是现代所提倡的新型科技环保技术,节能隔膜电潜泵成为首批电潜泵节能技术的先驱。俄罗斯是首个利用节能技术开发电潜泵的国家。俄罗斯伊热夫斯克电动机械厂生产的UEDN5 型隔膜电潜泵主要用于低产能的油田与油井,该电潜泵具有低排量高功率的特点,由于低产量油井相对开采成本较高,巨大的能源消耗给成本节省带来了压力,采用节能隔膜电潜泵使采油成本在一定程度上有所下降。

3.3高容积气体分离器电潜泵

高容积气体分离器的研发目的,是在较大程度上提升电潜泵的采油量,但早期的高容积气体分离器的设计并未引起有效的重视,前期的电潜泵受到技术的限制,采用高压强大功率设计,高容积气体分离器在该种类的电潜泵中,不仅显得更加笨重,同时与电潜泵间也产生诸多的不兼容情况。后期为改善该情况,Centrilift 公司经过长期的研究,对高容积气体分离器进行了进一步的改善。主要设计方案是以高流速下节流的方式,使电潜泵与高容积气体分离器之间的兼容性有所提高,在体积方面也有所优化,至此,高容积气体分离器得以广泛应用,电潜泵技术的不断革新与优化,使电潜泵的功率控制得到优化,在一定程度上也成为高容积气体分离器被大范围推广使用的主要原因。

3.4代替杆式泵的电潜泵

WOODGROUP 公司发展了一种新型的、代替杆式泵的、小容积电潜泵系列。这一新型的电潜泵具有更高泵效、更宽大的叶片设计、更可靠的止推环面积和更小的操作范围。对于井筒偏差或者井眼太深而用常规杆式泵不能长时间运转的开采,这种新型小体积泵是一个不错的选择。目前,这一阶段已经实现了在每天80 桶到280 桶小范围的操作。此外,这种新的电潜泵操作费用上已经可以和现在的杆式泵竞争。

3.5电潜泵井下监测工具

Centfilih 公司于2004 年推出,为电潜泵专门设计的井下监测系统——GCSCentinel,这是用于电潜泵最优化服务的一项重要工具。标准监测设备提供泵入口压力、入口温度和举升温度的数据,并同时提供系统诊断。这种数显的数据传输系统可以减少传统类似的数据传输系统会出现的数据冲突和记录错误信息,甚至丢失井下数据的情况。Centfilih 公司将继续增加检测工具.扩展系统监测和生产控制的能力。

3.6电潜泵优化服务

电潜泵的优化服务,最早由Centfilih 公司推出并使用。在电潜泵的智能电子系统中,加入为优化服务而设计的执行软件,SCADA 是保障该软件稳定运行的主要电子系统,通过对现场情况及设备运行情况进行判断。该软件可依照程序,对井下的生产进行准确的测量,并对测量信息进行反馈与记录,使电潜泵能够在稳定的情况下运行,同时对电潜泵的异常情况,该软件也可及时做出判断与回应。利用数据库中的信息,对电潜泵设备进行自行修理,不仅有效提高了生产效率,也在一定程度上节约了生产成本。

4结语

近年来,虽然我国电潜泵在诸多方面的发展速度不断加快,但自主研发设计,仍然是电潜泵生产企业面临的主要问题,与发达国家相比,我国的电潜泵设计研究,始终无法占有较大优势,在质量与技术方面,我国发展相对较为成熟,上海油田的开发,其中一半以上的电潜泵是国产设备,采油效果较好,与国外发达国家的电潜泵相比,毫不逊色,随着电潜泵技术的提升,电潜泵采油工艺,也将随之不断迈向新的高峰。

版权声明|来源:《中国石油和化工标准与质量》,作者:孙玮宏,版权归原作者所有。
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