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      一種新型的自動(dòng)換向封閉液驅(qū)無桿采油系統(tǒng)

      2017-11-21 14:51:09宋丕劉任鵬昊宋延文
      科技視界 2017年21期
      關(guān)鍵詞:采油封閉式

      宋丕劉 任鵬昊 宋延文

      【摘 要】常規(guī)有桿抽油設(shè)備安裝工作量大、占地面積大,抽油桿在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)桿管偏磨的問題,長時(shí)間運(yùn)行后,盤根、皮帶等配件也會(huì)出現(xiàn)磨損,后期維護(hù)費(fèi)用高,同時(shí)也會(huì)造成原油泄漏,污染環(huán)境?;谶@一技術(shù)難題根據(jù)液壓原理研發(fā)了一種新型的自動(dòng)換向封閉液驅(qū)無桿采油系統(tǒng),避免了桿管偏磨[1],井口漏油等問題,尤其適用于斜井。從地面液壓控制系統(tǒng)、液壓動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、井下抽油系統(tǒng)介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,并分析了工作流程?,F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)平穩(wěn)無故障運(yùn)行超過24 個(gè)月,表明本系統(tǒng)可以滿足油田生產(chǎn)需求,已經(jīng)達(dá)到小批量規(guī)模。

      【關(guān)鍵詞】無桿液壓驅(qū)動(dòng);液壓超遠(yuǎn)程控制技術(shù);封閉式;采油;偏磨

      0 引言

      在石油工業(yè),傳統(tǒng)的采油設(shè)備主要是有桿抽油泵,通過地面驅(qū)動(dòng)裝置推拉抽油桿從而帶動(dòng)抽油泵進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),達(dá)到把原油從井底舉升到地面的目的。[2]此類舉升設(shè)備,地面驅(qū)動(dòng)裝置主要有游梁式抽油機(jī)、皮帶式抽油機(jī)和塔式抽油機(jī),這種地面驅(qū)動(dòng)裝置存在的最大弊端是:安裝過程中工作量大、占地面積也大,抽油桿在以后的運(yùn)行過程中也會(huì)出現(xiàn)桿管偏磨的問題,長時(shí)間運(yùn)行后,盤根、皮帶等配件會(huì)出現(xiàn)磨損,后期維護(hù)費(fèi)用高,同時(shí)也會(huì)造成原油泄漏,污染環(huán)境。通過檢索可知,為了克服以上技術(shù)的不足,目前有多種關(guān)于無桿采油裝置的報(bào)道,包括水力活塞泵[3]、電動(dòng)潛油泵、液力桿泵等,其中:水力活塞泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換向系統(tǒng)置于井眼內(nèi),高沖次、短沖程、短密封運(yùn)行,可靠性差,而且工作液和產(chǎn)出液在井下混合、地面需要設(shè)立工作液和產(chǎn)出液的分離設(shè)備,投資大、成本高、維修率高;電動(dòng)潛油泵供液不穩(wěn)定、故障率高、電纜下井易損壞、適應(yīng)性差、壽命短;液力桿泵是把水力活塞泵的轉(zhuǎn)向控制部分從井下移到井上,從而簡化了井下部分的結(jié)構(gòu),采用了雙管并行油路,地面設(shè)液壓工作站,井下泵不設(shè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由地面控制設(shè)備控制,但不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)密封轉(zhuǎn)換。目前尚未見不僅以高壓液體為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)無桿抽油,而且通過活塞死點(diǎn)高壓啟動(dòng)液路自動(dòng)密封轉(zhuǎn)換的液驅(qū)無桿采油裝置的報(bào)道。

      1 系統(tǒng)組成及工藝流程

      自動(dòng)換向封閉液驅(qū)無桿采油系統(tǒng)包括地面液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、井下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),以及將地面動(dòng)力液傳輸?shù)骄碌膭?dòng)力傳輸管等,如圖1所示。

      1.1 地面液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

      地面液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是控制柜控制動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生交替的高壓油為井下設(shè)備傳遞能量。主要包括:液壓動(dòng)力泵,溢流閥、換向閥[4]、壓力繼電器、控制柜、壓力傳輸管等,所有部件集中在一個(gè)底座上,結(jié)構(gòu)緊湊。

      其控制原理是液壓動(dòng)力泵產(chǎn)生一定壓力的高壓能量,高壓能量通過壓力傳輸管傳輸?shù)骄碌墓ぷ鳈C(jī),并且壓力繼電器實(shí)時(shí)檢測(cè)井下的壓力,控制柜通過檢測(cè)壓力繼電器的信號(hào)而控制換向閥換向,改變高壓能量在傳輸管中的流向,從而帶動(dòng)井下設(shè)備實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng),舉升油液。

      1.2 液壓動(dòng)力傳輸系統(tǒng)

      液壓動(dòng)力傳輸系統(tǒng)將地面系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓能量高效的傳遞到井下運(yùn)動(dòng)部件,驅(qū)動(dòng)部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng),其特點(diǎn)是具有兩個(gè)連續(xù)性的壓力傳輸管,并且交替提供高壓能量,促使井下運(yùn)動(dòng)部件能夠強(qiáng)制的高效的往復(fù)運(yùn)動(dòng),避免自行運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的系統(tǒng)效率低下問題[4]。

      本系統(tǒng)中采用的是兩根并排的連續(xù)不銹鋼管,從井上到井下只有一個(gè)接頭,大大降低了系統(tǒng)能量泄漏的概率。并且兩根不銹鋼管綁在生產(chǎn)油管外壁上,自身不受重力作用,從而大大提高設(shè)備壽命問題。

      1.3 井下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

      井下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含液驅(qū)推進(jìn)器、倒置式柱塞泵。液驅(qū)推進(jìn)器受到來自地面的交替高壓動(dòng)力液的作用,產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)倒置式柱塞泵往復(fù)運(yùn)動(dòng),將油液經(jīng)生產(chǎn)油管舉升到地面。其特點(diǎn)是倒置式柱塞泵固定閥在上面,意外停機(jī)時(shí)油管中的油液不會(huì)經(jīng)固定閥進(jìn)入泵筒,同時(shí)因停機(jī)造成的油管產(chǎn)出液中的沉降物質(zhì)也不會(huì)進(jìn)入泵筒,大大提高了柱塞泵的運(yùn)行時(shí)間。[4-7]

      另外整個(gè)系統(tǒng)采用液壓油作為動(dòng)力,并且做到封閉式循環(huán),液壓油不會(huì)泄漏,不僅提高了效率,而且與其他水基、油基混合物做動(dòng)力的設(shè)備相比使用壽命大大提高。

      1.4 工藝流程

      地面動(dòng)力泵產(chǎn)生高壓能量經(jīng)其中一根壓力傳輸管將高壓能量按一定的速度傳輸?shù)骄乱候?qū)推進(jìn)器。液驅(qū)推進(jìn)器按一定速度往上運(yùn)動(dòng),并且?guī)?dòng)柱塞泵向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)液驅(qū)推進(jìn)器活塞運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí),壓力傳輸管中的液體壓力會(huì)急劇增高,當(dāng)壓力大于壓力繼電器的設(shè)定壓力時(shí),壓力繼電器產(chǎn)生信號(hào),并經(jīng)過控制柜控制換向閥換向。換向后高壓能量經(jīng)過另一根壓力傳輸管傳輸?shù)揭候?qū)推進(jìn)器,推動(dòng)液驅(qū)推進(jìn)器活塞下行,帶動(dòng)倒置式柱塞泵下行。當(dāng)液驅(qū)推進(jìn)器活塞運(yùn)動(dòng)到下死點(diǎn)時(shí),地面的壓力繼電器感應(yīng)到壓力急劇增高,并通過控制柜控制換向閥換向,如此循環(huán)。[4-7]

      2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

      本技術(shù)2013年5月開始在延長油田試驗(yàn)應(yīng)用,截止到目前為止以運(yùn)用30多口井,在南泥灣采油廠,采用的一拖三的自動(dòng)換向封閉液驅(qū)無桿采油系統(tǒng),即一個(gè)泵站拖動(dòng)三口油井。試驗(yàn)的3口井泵掛與常規(guī)井相比泵掛深150米左右,而其它井況基本相似,試驗(yàn)的3口井日耗電為74.4度,平均單井日耗電為24.8度,與常規(guī)抽油機(jī)井相比節(jié)電率可達(dá)到64.9%。

      3 結(jié)論

      該技術(shù)采用井下液壓推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)井下柱塞式抽油泵實(shí)現(xiàn)舉升,地面動(dòng)力站可為多口油井提供動(dòng)力液,可實(shí)現(xiàn)單井獨(dú)立或多井優(yōu)化控制。建立了遠(yuǎn)距離動(dòng)力液模型,研發(fā)了動(dòng)力液遠(yuǎn)距離高效傳輸系統(tǒng),并具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制功能。該技術(shù)操作簡便、性能可靠,節(jié)能環(huán)保,特別適合平臺(tái)井組集群舉升。該成果產(chǎn)品與其他采油設(shè)備相比,項(xiàng)目產(chǎn)品成本大幅降低,運(yùn)行成本大幅降低,符合國家節(jié)能降耗的政策,在未來石油開采中將越來越發(fā)揮其優(yōu)越性,實(shí)現(xiàn)采油技術(shù)革命性突破。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]劉慶娥,唐慶,孫福山,等.抽油機(jī)井桿、管防偏磨工具優(yōu)選與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝,2009,31(2):111-11.

      [2]羅英俊,萬仁溥.采油技術(shù)手冊(cè):第三冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004.

      [3]陳憲侃,萬仁溥,周赤烽,等.國內(nèi)外水力活塞泵應(yīng)用分析[J].石油鉆采工藝,2011,33(5):121-124.

      [4]王明.電磁閥響應(yīng)時(shí)間對(duì)液壓管路的影響研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)旬刊,2014(3):76-77.

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      [6]張立娟.液壓系統(tǒng)油液溫升計(jì)算及冷卻器選型[J].重工與起重技術(shù),2007(4):26-27.

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      [8]盛敬超.液壓流體力學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987.endprint

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