宽幅电泵举升技术研究与应用

2018-06-05张红朋

中国科技博览 2018年22期

[摘要]随着油田开发的逐步深入，为满足油田开发及安全环保的需要，各种城区井、深井及偏磨井存在的噪音大、提液困难、管杆偏磨严重等问题突显，给采油工艺的配套提出了新的要求。电潜泵作为一种无杆采油设备，具有低噪音、安全、泵挂深等提点，能够彻底解决深井、噪音及偏磨问题。但常规电潜泵适合于最佳排量30m3/d以上的油井工况，因此对于低液量油井，应用电潜泵存在一定的困难。研制的宽幅电泵通过改变离心泵结构，拓宽小排量电潜泵应用井况，经现场应用表明，对于城区深井、斜井的开采具有无可比拟的优势。

[关键词]稠油开发；电潜泵；宽幅电泵；小排量

中图分类号：TE355.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0360-01

随着绿色油田的推进和开发方式的转变，丛式井、水平井日渐成为油井的主体井型。中石油每年新增的1万多口油井，其中60%是斜井。滩海油田所占比例更高，如冀东油田新钻井几乎100%是大斜度井，斜井占总井数的50%以上。由于偏磨造成的检泵占60%以上，严重偏磨井占10%以上。同时国标要求，城区井运行噪音分两级地区：一级地区55dB，二级地区60dB，随着抽油机设备年限增加，部分抽油机设备存在运行噪音超标现象，严重影响居民生活，因此常规的抽油机+有杆泵举升工艺技术已无法彻底解决现场存在的问题。

常规电潜泵举升工艺技术，具有占地面积小、安全环保、安装后使用简便的特点，适合于大排量、高扬程、斜井等特殊工况油井举升需求的无杆采油技术。在潜油电泵应用中，根据要求，每一台电泵都会依据特性曲线，设定一个最佳排量范围，即：高效点排量×（±20%），对于普通30m3/d机组来说，高效点排量约35-40m3/d，那么其最佳排量范围的下限是28-32m3/d，在高效区工作，叶轮在上下两级导壳的之间，可以轴向窜动，在一定排量范围内可处于浮动状态，此时叶轮消耗的摩擦功率较小、泵效率较高、各部分磨损较轻。否则，则会产生较严重磨损。

当油井的供液能力不能与离心泵的特性曲线相匹配的时候，离心泵叶轮在轴向力的作用下，在两导壳间所处的位置会发生改变，从而加剧叶轮及导壳磨损。

同时小排量油液对于电机表面散热不利，因此需提高电机本身耐温等级来解决小排量井电机散热问题。

1、小排量宽幅电泵解决方案及关键技术

针对于磨损问题，设计了分段悬浮压缩式离心泵结构。通过优选材质，分级分组的把叶轮及导壳通过轴固定在轴承上，实现在任何排量的情况下，不会磨损叶轮及导壳。同时使轴向力分布在每级轴承上，降低保护器止推轴承的负荷，延长保护器止推轴承使用寿命。

针对于散热问题，尽可能选用外径更大的机组，已提高电机表面流速；在条件允许的情况下，在电机表面增加导流装置，缩小电机的环形空间，提高流速；优选高于常规耐温等级一级的电机，保证电机在小排量油井中的应用。

为了实现智能采油，加装井下传感器，实现地面实时监测井下压力，温度，从而了解油井动液面，变频调节电机频率，达到油井供采平衡。

针对于矿化度高、易结垢油井，加装防垢管柱，利用防垢管柱中的防垢芯片使井液产生极化反应，利用铜、锌等金属离子消耗CO32-及SO42-等，抑制结垢现象。

为了实现智能采油，加装井下传感器，实现地面实时监测井下压力，温度，从而了解油井动液面，变频调节电机频率，达到油井供采平衡。

2、宽幅电泵举升系统组成

宽幅电泵举升系统包括地面设备及井下机组两部分。

井下管柱从下至上包括：扶正器、井下传感器（可选）、潜油电机、电机保护器、分离器、吸入口、离心泵、出口接头、单流阀、溢流阀、油管组成。

地面配置变压器、控制柜、电泵井口、接线盒。