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新型工具有效防止泵故障发生

【机械采油】新型工具有效防止泵故障发生

人工举升设备故障=产量低+维护和人工干预费用贵。井口控制器在提高油藏采收率方面非常有效,同时还能防止人工举升设备故障的发生。

来自 | Upstream
编译 | 张德凯

泵故障是开发商在EOR作业中面对的最严重,也是最常见问题之一。通过使用井口控制器可实现泵设备的现场控制,同时也可以选择自动控制模式,与其他设备一起,防止泵设备发生故障。

Rockwell Automation公司油气市场发展部门负责人LuisGamboa说:“泵故障发生频率非常高,想要避免泵故障的发生需要花费大量的成本,这也是我们需要人工举升控制器的原因。”

井口控制器的第二个功能是确保人工举升系统以安全的方式停机,防止在停机过程中发生机械故障。

Rockwell Automation 公司的OptiLift井口控制器以Shell公司的Technology Venture Fund项目为基础,该项目在1990年代晚期开始进行。

【机械采油】新型工具有效防止泵故障发生

VIRTUAL PUMP:OptiLift气举系统能够自动检测、控制气举系统的井口变速装置。通过调整气体注入速率,开发商即可对实时产量进行计算,获得预计流速。

新设备设计的初衷是提高人工举升系统的远程操控能力,减少工程师现场作业的必要。井口控制器通过收集井下、地面传感器信息,进而对井下泵设备工作状况做出判断,通过数值模拟获得优化泵运转的生产方案。

Gamboa 说:“操作人员对人工举升控制器的主要期望是进一步提高泵保护等级,以减少泵机械故障的发生。此外,操作人员也逐渐提出了对更高级控制器的渴望,其中就包括实时控制功能,达到优化生产的目的。”

“新型控制器会大量采用控制器获得的泵运转信息,之后执行分析,预测泵是否会发生机械故障并提出优化泵运转的操作参数,以上这些都可以在井口完成。”

Rockwell Automation公司的油气工程师Srikanth Mashetty描述了他在中国的一次工作经历。一位开发商的人工举升设备中,抽油杆经常发生故障,之后采用了Rockwell Automation的新型井口控制器。他经历了OptiLift控制器安装和应用的整个过程。

“如果将井口控制器的强大功能与互联网相结合,只需轻点鼠标,操作人员就能得到意外的惊喜。”

—工程师Srikanth Mashetty, Rockwell Automation公司

“当抽油杆返回地面时,会与液体发生碰撞,这种现象非常明显,显然对抽油杆损害很大,现场的工作人员称之为液面撞击。我能非常清楚地听到很多井筒都有液面撞击的声音,之后我们安装了井口控制器,达到了降低气举循环频率的目的,液面撞击现象得到了改观,有效防止了抽油杆的损坏。”

在另外一个案例中,一位开发商使用的井口控制器在高温、高湿度条件下工作非常不稳定,之后采用了Rockwell Automation的OptiLift井口控制系统。据开发商描述,安装OptiLift后,产量立即增加了15~25%。

除了井口控制器,Rockwell Automation的生产线还包括GL和RPC系统。GL是气举监测&优化系统,可通过调整气举气体注入量达到优化气举的目的,也可监测电潜泵或螺杆泵状况达到优化ESP和PCP生产的目的。RPC主要用于优化抽油机的生产。

PCP故障大多由气/油比过高引起,OptiLift控制器能够监测和优化采出液汽油比。对ESP系统来说,采出液含沙量过高是其故障的主要原因,所以OptiLift在监测ESP井含沙量方面非常准确,可有效防止ESP设备故障。

我们知道,油藏和井筒的状况会逐渐变化,而目前大多数抽油机以固定速率工作,效率无疑会受到影响。例如,油井会逐渐枯竭,而以固定速率工作的抽油机无法及时作出改变,造成泵受损或导致抽油杆弯曲。

RPC能够精准检测井筒液面状况,之后做出是否降低稠油频率的决定。“的确,抽油机的开采频率变低了,产量也有所下降,但这总比设备故障、停止生产要强得多,同时这样还能有效防止机械故障发生”,Gamboa说,“一个合格的控制设备必须能够监测以上所有提到的问题,必须要保护所有种类的泵和其他设备。”

RPC系统内置了虚拟流量算法,可以计算抽油机获得的混合液中三相流量,Gamboa表示RPC的这项功能给了操作人员巨大的惊喜。他说:“虚拟流量计以经济的方式代替了多相流量计,而且其应用不受井况限制,而多相流量计在高含水量的成熟油田往往不能提供准确测量结果。”

在以往的操作中,采出液测试在试井设施中进行,需要几小时、甚至一到两天的时间,要完成整个油田的测试工作则需要几周的时间。“这种内置的算法直接在井口控制器发挥作用,分析获得采出液相态信息,包括气量、原油产量等,让开发商更清楚每口井的产液量数据。”

“相对于同类产品,这是OptiLift的一大特色,我们相信这会为开发商带来巨大的生产优势。”该系统的控制面板会显示大量的信息,这些信息都来自井口控制器的分析模块。与其他设备不同,OptiLift无需安装在井内,在井口即可发挥出巨大作用。此外,OptiLift在成熟油田的应用也同样稳定。

“无论采用何种人工举升方式,OptiLift系统的硬件是相同的,所以即使人工举升系统发生变化,开发商也无需对硬件做出改变。开发商只需要下载与人工举升系统对应的操作软件即可。”

“开发商们需要的是既能控制又能起到保护作用的人工举升系统控制器,这样才能有效避免机械故障的发生。”

—Luis Gamboa, Rockwell Automation

Rockwell Automation在2013年完成了对OptiLift产品线的收购,此前该产品线属于vMonitor井口设备公司。之后,Rockwell Automation对OptiLift进行了改进,提高了连通性,并设计了相应的软件,使得其性能更加强大。

Gamboa表示,Rockwell Automation正在对OptiLift进行深度升级,包括RPC控制器的控制、分析功能,以及气举、ESP、PCP系统的分析和控制功能。Mashetty说:“高级分析功能将会借助油井的历史数据,判断某一人工举升发生的剩余生产时间等。这对于井口控制器是非常关键的进步”

在Mashetty看来,将井口控制器与互联网连接才是该系统的最终发展方向。Mashetty表示:“我认为OptiLift的发展潜力是多方面的,如果将其与互联网产品结合,用户只需点击鼠标就可实现远程控制,这无疑是一个令人兴奋的方向,这也是开发商们急需的产品。”

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