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【本周专题:人工举升】百端待举,如日方升(一)

【本周专题:人工举升】百端待举,如日方升(一)

“不读水浒,不知天下之奇;不看石油圈,不晓人工举升之最全新进展。”小编说,没毛病!

来自 | World oil
编译 | 张德凯

在油气开采中,人工举升技术应用非常广泛且种类繁多,“人工举升”一词应用范畴很广,通常指可以提高产量(一般为原油或是油/水混合物)的工具、设备、控制装置、仪器、电脑硬件/软件以及技术等。人工举升可通过各种类型的泵,以机械的方式将井下液体举升至地面,这种方式的原理非常简单,只是通过外力改变井下液体的流速。另外,还可以通过降低井下液体静压的方式提高液体产量,一般通过注入气体完成。

本文将主要讨论人工举升技术的三个方面:(1)泵辅助举升系统;(2)液体辅助举升系统;(3)流动状态改善技术。当前,仅在这三方面就存在至少11种人工举升技术,在每一类中也存在非常规及新型技术。表1列出了三种主要的人工举升方式及每一类的具体人工举升技术,表2-4列出了多项通用人工举升设计标准及限制。

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表1.人工举升系统的类型和类别

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表2.大流量举升系统

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表3.低到中等流量举升系统(系统效率大大依赖可达速率)

 

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表4.流增强或非常规系统

 杆式泵发展历程

游梁式抽油机主要由三部分构成:地面游梁泵、抽油杆、井下柱塞泵,在实际应用中的构成要更加复杂。

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图1. Tenaris公司的AlphaRod HS高强度抽油杆(左)和CS抗腐蚀抽油杆(右)在抗疲劳、抗腐蚀方面性能极为出色。

新一代抽油杆

目前,抽油杆的主要材料为常规钢种,在非腐蚀及井下环境良好的情况中表现尚可,但随着井下环境逐步恶化(如腐蚀性增加等)、作业强度提高、操作条件更具挑战性,常规抽油杆已不能满足应用要求。

为了克服日益复杂的人工举升技术应用挑战,Tenaris公司推出了新型抽油杆AlphaRod,专门解决成熟油藏、非常规油藏的人工举升难题。得益于耐用性能、抗腐蚀性能的显著提高,无论作业载荷大小,无论是抽油机或是螺杆泵(PCP),新型抽油杆都能轻松应对。

新型抽油杆分为两种,分别为AlphaRod HS高强度服务和AlphaRod CS抗腐蚀服务。AlphaRod HS主要用于中等腐蚀环境、高作业载荷的应用,相对于常规高强度抽油杆,该产品的性能更加优异,效率更高;AlphaRod CS系列主要用于高腐蚀环境中,同时其载荷强度也要高于常规(API)抽油杆。

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图2. AlphaRod系列抽油杆是常规抽油杆的完美替代品,在提高工作效率的同时还能降低操作成本和化学处理频率。

历经四年的研发测试,Tenaris专注于新型化学组成的钢材,对抽油杆材料的热处理工艺进行了全新设计,确保产品性能、质量得到全面的提升,最终推出了AlphaRod系列产品。

电动抽油杆转动系统

NOV(国民油井)拥有一条完善的完井、生产方案产品线,其人工举升技术种类多、设计精良,应用范围广,在业内有广泛的认可度,其中包括自动化&监测设备、生产设备&服务、液压抽油泵系统、螺杆泵系统和油管&抽油杆转动系统等。经过多年的实际应用,NOV的抽油杆转动系统能够大幅提高抽油机的效率和稳定性。

NOV的Hercules电动抽油杆旋转器(ERR)于2016年一季度投入应用。相比于常规机械抽油杆转动器,Hercules是具有划时代意义的产品,如图3所示。Hercules ERR由一个配备高齿数比的低电压电机驱动,连接至控制系统或独立控制模块。相对于机械转动器,EER能够避免常规机械臂/电缆的使用,系统稳定性更高。此外,Hercules还集成了旋转传感器,通过与控制盒的配合使用,能够实现人工举升系统的有效监测,在故障发生时快速通知操作人员。由于Hercules ERR的监测、控制更加精确,操作人员可以及时调整转速(常规方式是计算一天的转速平均值,滞后性强),降低了抽油杆的旋转扭曲和摩擦损耗。

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图3.NOV的新型Hercules ERR,能够消除常规机械臂/电缆的使用。

除了Hercules ERR,NOV还在Hercules ERR传感器技术的基础上开发了智能抽油杆转动系统,能够有效避免由于井筒斜度较大引起的抽油杆早期磨损,如图4所示。智能抽油杆转动系统能够进行常规的抽油杆转动器完整性检测,在与泵控制器(RPCs)联用时,可以进行人工系统的远程监测、警报,减少了现场维护、工作时间。抽油杆导向器能够避免石蜡在管串内沉积,同时使摩擦损耗平均分布于抽油杆及联轴器,增强了系统稳定性。以上这些技术革新有效减少了井筒的停井时间。

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图4.智能抽油杆转动系统能够进行常规的抽油杆转动器完整性检测,可以进行人工系统的远程监测、警报。

智能抽油杆转动系统配备了可编程控制器(PLC),如果在规定的时间范围内抽油杆转动发生异常,将会自动向RPC发送警报。同时,在每个旋转周期结束,PLC会向RPC发送实时信号,以可视化的方式记录、储存数据。

下期关键词:杆式泵,液压锚,杆式泵冲程优化

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