具有压力监测及底端扶正作用的水力锚- 泵工况仪系统研究

2024-01-04王艾平石平太李占彪

机械管理开发 2023年11期

关键词：短节扶正水力

王艾平，苗杰，石平太，李占彪

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

0 引言

目前在我国海上油田机采井约为3 300 口，占总生产井的93%，机采井的产能贡献占总井的99%以上，所以机组的健康度直接影响到油井产量。利用泵工况实时监测机组运行状态，并采取相应的措施让机组运行在合理区，是提高机组寿命的常规办法。

1 技术背景

泵工况的覆盖率在逐年上升，目前渤海油田泵工况覆盖率已达到61%，泵工况监测系统能够实现对井下工况数据的实时监测，具备自定义报警功能，同时可以将数据通过现场总线传输至其他监控系统。电泵工况监测系统可以实时监测井下泵吸入口压力，出口压力，吸入口温度，电机温度，电机振动以及电机的倾斜度。相关数据可以通过现场总线远传，同时可以通过地面操作控制箱的移动存储设备U 盘进行数据导出。

随着非标机组应用越来越广泛、定制化井下工具相关技术的不断发展，常规双压力测试通路泵工况，仅仅能检测井下机组的进口压力与出口压力，已经不能满足产业日益发展的需求。一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚- 泵工况仪系统中，带扶正管的泵工况仪数模见图1。

图1 带扶正器泵工况三维数模

投捞机组作业时，需要用水力锚对工具串进行锚定，水力锚周围表面均布的锚爪能够在井下工具憋压阶段，在工具串内部压力的作用下突起，锚爪表面的锚牙嵌入套管壁，用于油（气）井水力压裂、水井增注改造、水力喷砂、切割（或喷砂射孔）等井下作业管柱的锚定，避免井下工具产生轴向位移，其三维数模见图2。

图2 水力锚三维数模

在投捞机组作业过程中，地面打压系统对水力锚进行打压的过程中，难以直观地观察、测量水力锚内部的压力水平，且在锚定后，是否出现泄压也难以判断，在设备状态发生变化时，存在落井的风险。项目组对常规泵工况监测功能进行了改进优化，提出了一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚- 泵工况仪系统。

2 技术方案

为了解决现有技术中存在的问题，本设计提供一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚- 泵工况仪系统，克服投捞机组作业时水力锚压力水平难以直观测量、泄压情况难以判断的问题，检测机组进口压力和出口压力的同时，能够对水力锚内部的压力水平进行监测，并起到扶正的作用，设计计划如下：

确认油田水力锚系统能够通过泵工况监测的数据类别和运行异常、故障案例，确定泵工况产品的性能优化目标。对现有泵工况产品的功能、结构进行优化及改进：样机试制及性能测试验证；泵工况产品生产工艺标准化研究；泵工况产品现场施工工艺规范研究。

本设计的技术方案是一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚- 泵工况仪系统，是由水力锚、传感器短节、压力管线A、压力管线B、地面打压系统、扶正管组成，其特征在于水力锚下方安置传感器短节，水力锚压力腔通过压力管线A 与地面打压系统连接，水力锚压力腔通过压力管线B 同传感器短节上的水力锚测压孔连接，在水力锚打压锚定时，用传感器短节上的水力锚测压孔测试水力锚的内部压力；传感器短节上方有3 枚测压孔，分别为水力锚测压孔、机组进口压力测试孔、机组出口压力测试孔，3 枚测压孔分别与传感器短节内部3 个压力传感器连通，传感器短节内部安置有电路板和信号传输组块，测试机组进口压力、机组出口压力，并传到地面设备上；传感器短节外部焊接有扶正管，扶正管的外径同套筒相匹配，起到工具串扶正的作用。

本设计可以帮助人们投捞机组作业时，直接测量水力锚压力水平，检测是否出现泄压，检测机组进口压力和出口压力，并起到扶正的作用。图3 为本设计一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚- 泵工况仪系统的示意图。

图3 一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚- 泵工况仪系统

3 预期效果

一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚-泵工况仪系统主要功能有以下三个方面[1]，一是水力锚压力检测，通过水力锚下方安置传感器短节，水力锚压力腔通过压力管线A 与地面打压系统连接，水力锚压力腔通过压力管线B 同传感器短节上的水力锚测压孔连接，在水力锚打压锚定时，用传感器短节上的水力锚测压孔测试水力锚的内部压力；二是检测机组进口压力和机组出口压力，通过传感器短节上方有3 枚测压孔，分别为水力锚测压孔、机组进口压力测试孔、机组出口压力测试孔，3 枚测压孔分别与传感器短节内部3 个压力传感器连通，传感器短节内部安置有电路板和信号传输组块，测试机组进口压力、机组出口压力，并传到地面设备上；三是工具串扶正，通过传感器短节外部焊接有扶正管，扶正管的外径同套筒相匹配，起到工具串扶正的作用，无须在常规泵工况下方配置额外的扶正器[2]。

一种具有压力监测及底端扶正作用的水力锚-泵工况仪系统监测参数见表1。