石油开发中心-直线潜油电机应用

胜利油田石油开发中心2009.10直线潜油电机配套举升技术在石油开发中心的应用目录一、前言二、直线潜油电机原理及配套举升技术三、配套举升技术在石油开发中心的应用四、结论与认识一、前言人工举升利用抽油杆传递能量利用液体传递能量利用电缆传递电能气举等其他方法往复运动旋转运动离心泵螺杆泵射流泵、水力活塞泵等国内外常见的人工举升方式一、前言常规机械举升方式利用电能转换为旋转运动，减速后再经四连杆机构转换为直线往复运动，其传动系统能量损失高达28%，加上旋转特性造成启动扭矩大，需要较高的启动功率，系统效率一般不超过30%。直线电机抽油机将电能直接转换为直线往复运动,简化了机械传动过程，有效地提高了效率，经测试节能可达54%，抽汲参数可无级调整，为实现自动控制及满足采油工艺要求提供了条件，是一种很有发展前途的新型举升技术。二、直线潜油电机原理及配套举升技术直线电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。其结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成。直线电机工作原理二、直线潜油电机原理及配套举升技术直线潜油电机倒置式井下泵地面控制系统直线潜油电机配套举升技术特点二、直线潜油电机原理及配套举升技术1、系统最高耐温为180℃；2、电动机的定子采用充油封闭式结构，耐压30Mpa；3、电动机定子绕组的绝缘等级为H级；4、冲程为1.23m；冲次为0-10次可调；5、最大举升力4000KN；6、柱塞单次运行时间为1.34s，通过设置冲次间隔时间设定冲次数。直线潜油电机配套举升技术特点二、直线潜油电机原理及配套举升技术直线潜油电机配套举升技术特点1、动力装置直接与泵在井下连接，去掉了抽油机传动和抽油杆的无功损耗，因此举升能耗低、损耗小；去掉了抽油杆的冲程损失；脉冲式运动提供了较长的进液时间，有利于提高泵效，可达90%；与同等产液量抽油机相比，耗电量减少50％以上。2、实现无杆采油，与现有举升方式相比，在节省大量投资、减少起下作业时间和成本的同时，彻底消除了管杆偏磨；在配套强闭式凡尔球座后，可实现水平井水平段采油。二、直线潜油电机原理及配套举升技术直线潜油电机配套举升技术特点3、增产作用：配套采油泵采用倒装方式，上行时活塞上行，顶开固定凡尔，下行时，活塞靠自身重量下行，撞击承接筒，在油层中震动，有低频振动增产作用，电机运行热量加热稀释周围油液，降低原油粘度，提高供液能力。4、经过技术攻关，实现了直线电机内部金属部件与井液的分离，解决了因腐蚀造成的使用寿命短的问题。二、直线潜油电机原理及配套举升技术直线潜油电机配套举升技术特点5、直线电机的运动刚性高，可实现“零防冲距生产”，可提高泵效，杜绝气体影响。6、生产制度调整智能化，调整幅度更精密、更精确，配合抽空保护装置，可满足间歇生产需要，同时可实现远程控制集中管理。直线潜油电机配套举升技术适用条件:二、直线潜油电机原理及配套举升技术1）小排量深抽井、间歇生产井，排量≤20m3/d，泵挂≤1600m（垂深）；2）大斜度井、水平井、偏磨严重井，但液量泵深需要匹配；3）低液量高油气比井及50℃地面脱气原油粘度≤3000mPa.s的低液量稠油井，采出液含砂＜0.5%。三、配套举升技术在石油开发中心的应用该技术目前已在垦东12块进行了规模应用，取得了较好效果。三、配套举升技术在石油开发中心的应用垦东12块0#、3#岛举升工艺难点：1、造斜点浅、井斜角大。以3#岛为例，造斜点一般80-300m，20口直斜井中井斜角大于50º的有16口，其中50-60º的井8口，60-70º的井6口，大于70º的井3口。2、原油属于稠油，地面原油密度平均0.9736g/cm3，地面原油粘度平均2136mPa·s。随着含水的上升，原油可能发生反相乳化，反相乳化后粘度成倍增加，在这种情况下，井筒中的流动摩阻大大增加，加大举升难度。3、初始供液能力差，方案设计初期液量12-15t/d。4、所处的地理位置对安全环保的要求特殊，要求安全环保系数高。三、配套举升技术在石油开发中心的应用垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析名称抗出砂抗偏磨、腐蚀抗稠油排量适应性一次性投入系统效率免修期技术成熟度皮带机+连续杆+偏置泵较弱弱一般较高大较低较短高水力喷射泵强强较强较高大低长高连续杆+螺杆泵强较弱较强较高小较高较短高电潜泵弱强弱不适应大低长高电潜螺杆泵较强强较强较高大高较短较低直线潜油电机配套举升较强强较弱较高中高长较低三、配套举升技术在石油开发中心的应用油层泄油器防旋扶正器电潜泵喇叭口沉砂单流阀电泵化学剂注入阀电潜泵：电潜泵举升扬程高，排量调节范围广，对于降低油井动液面，减小对油层的回压、放大生产压差提高采油速度等十分有效。采用电潜泵开发，可以满足举升高度、井身轨迹、井台占有面积、产量、压力、温度等各方面的要求；但其对于低排量、高粘度油井适应性差，而且系统效率偏低，能耗较高。

垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：地面驱动螺杆泵配套连续杆：螺杆泵的突出特点是对稠油井、含气井、含砂井具有较好的适应性，地面设备占用面积小，管理简便，排量调节范围适中。采用配套连续杆螺杆泵技术，缓解了管杆偏磨问题，但免修期较短是该技术的主要问题。三、配套举升技术在石油开发中心的应用垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：5123678910111213141516４５三、配套举升技术在石油开发中心的应用水力喷射泵技术

该技术井下无机械运动件，不产生磨损，适用于斜井、复杂结构井、出砂井、高油气比井的应用；但该技术系统效率低(10%左右)，地面设备投资高，运行维护、后期处理费用高，而且对平台空间要求比较高。垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：三、配套举升技术在石油开发中心的应用垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：皮带机+连续杆+油管减磨接箍+偏置阀斜井泵

技术特点：a、采用液力反馈技术，提供下行动力b、偏置进油阀，进油流道大，流程短，进油阻力小，泵效高c、采用防砂卡柱塞结构，减轻柱塞和泵筒磨损d、采用长冲程、低冲次皮带机e、采用连续杆减少偏磨及下行摩阻

偏置泵结构示意图三、配套举升技术在石油开发中心的应用皮带机出现的偏磨问题

该技术在垦东12块1#、2#岛实施后，初期取得良好效果，根据统计，41口井中，07-08两年KD12因偏磨作业井11次。1、07-08年偏磨井主要集中在井斜角大于50度的油井。2、2009年上半年因偏磨问题的作业井13次，同比前两年出现大幅度上升，说明随着KD12含水的上升，润滑状况急剧恶化。

连续杆+油管减磨接箍+偏置阀斜井泵三、配套举升技术在石油开发中心的应用垦东12块0#、3#岛举升工艺适应性分析：电潜螺杆泵

该技术具备螺杆泵的优点，而且实现了将动力由电缆传输至井下，驱动螺杆泵生产，消除了抽油杆这一薄弱环节，具有很高的实用性，发展前景较好。该技术目前的主要问题是减速器寿命短、测试技术突破难度大。三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术应用效果：垦东12块0#、3#岛共有油井40口，全部一次投产成功，为了更好的评价该举升方式，与2007年采用连续杆+皮带机+偏置式液力反馈斜井泵投产的1#、2#岛进行对比：三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术应用效果：1、生产效果：生产效果对比表泵型井数（口）泵深（m）初期目前生产参数日产液（t/d）日产油（t/d）含水（%）动液面（m）生产参数日产液（t/d）日产油（t/d）含水（%）动液面（m）有杆泵4688970×6×0.611.88.722.735470×6×0.814.56.851.9534直线电机39103144×1.2×4.87.86.123.464644××1.2×5.18.46.521.1658平均

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11.86.638.8589三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术应用效果：2、泵效：两种举升方式效果对比表采油方式开井数目前日产量泵径（mm）泵深（m）冲程（m）冲次（次/min）日产液（t/d）泵效（%）有杆泵467088360.814.554.5直线电机394410311.235.18.461.1两种方式的泵深差异是由靶点位移不同引起，靶点位移的加大致使油井井斜角进一步加大，油井工况更加恶劣，但从对比资料来看，在液面较深的情况下，直线潜油电机配套举升技术的泵效仍高于有杆泵，考虑到南扩边部7口井因严重供液不足的影响，主力区泵效高达75%以上。三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术应用效果：3、能耗：两种举升方式效果对比表采油方式开井数目前日产量泵径（mm）泵深（m）动液面（m）日产液（t/d）日耗电（kwh）吨液百米耗电（kwh）有杆泵467088353414.51642.12直线电机394410316588.4981.77根据现场实测资料显示，直线潜油电机配套举升技术能耗较有杆泵举升大为降低，吨液百米耗电指标由2.12kwh降至1.77kwh，下降幅度为17%，单井耗电量下降幅度达到40%，取得明显的节能效果。三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术应用效果：4、免修期对比：有杆泵举生方式：(至2009年9月底)1#岛：2007年12月投产，平均免修期已达778天，28口井中有20口油井免修期已超过800天；2#岛：2008年1月投产，平均免修期已达413天，22口井中有14口油井免修期已超过400天。直线潜油电机配套举升技术：0#、3#岛：2009年2～4月陆续投产，目前平均单井生产171天，应用效果较好，未发生一口检泵作业井，长期效果有待进一步观察。三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术存在问题：1、地面控制系统还存在较大缺陷：截至2009年10月，已发生地面故障次数103次，主要原因是原油粘度大、负荷重引发的保护和电子元件烧毁。前期对稠油举升的计算存在较大误差，致使初级设定的不合理是造成故障停机的主因，海上生产的恶劣环境是次因，下一步因加强这两个方面问题的研究和整改。三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术存在问题：2、举升力和小冲程限制了其应用范围：目前该技术可实现的最大举升力为4000KN，冲程仅为为1.23m。受这一因素影响，在考虑到动载、摩阻等因素，该技术难以满足大排量和深抽的要求。根据计算，该技术在举升深度达到1000m，最大理论排量为45t/d，随着举升高度的提升，其最大理论排量下降明显，2000m举升高度下，其最大理论排量仅为不足20t/d。三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术存在问题：3、相关的测试技术还未完善：

目前该技术相应的工况测试技术目前还处在攻关阶段，仅能依靠电流变化来判断，需要尽快完善。三、配套举升技术在石油开发中心的应用直线潜油电机配套举升技术存在问题：4、免修期对比：有杆泵举生方式：(至2009年9月底)1#岛：2007年12月投产，平均免修期已达778天，28口井中有20口油井免修