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    永磁電潛泵助力稠油開發提掖增效

    時間:2021-04-19 14:53 來源:《石油與裝備》4月 作者:朱真民 勝利油田


     近幾年來,隨著國內老油田不斷開發,深井、定向井、水平井數量增加,難動用儲量區塊及高粘稠油井、高含砂、含臘、含氣原油井的數量逐年增多,給有桿泵采油系統帶來了較多問題,如在深井、定向井、水平井中桿管偏磨更加嚴重,在高粘稠油井中造成抽油桿下行困難、斷脫等現象時有發生,而潛油泵采油系統由于沒有抽油桿不存在桿管偏磨問題,其中螺桿泵是一種容積式泵,石油開采過程中不會出現砂卡、結垢、氣鎖等現象,因此潛油泵采油系統將逐漸成為油田開發的主要裝備之一。潛油電機是潛油泵系統的動力機,是保障機組正常運轉的關鍵,也是主要的能耗設備之一,其性能直接影響潛油泵機組及至電泵井的質量和使用壽命,同時也影響到原油產量及各項采油成本。

    永磁電機特別是稀土永磁電機具有結構簡單、運行可靠、體積小、質量輕、損耗小、效率高、電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優點,因而廣泛應用于石油開發行業。它與傳統潛油電機相比,具有電機效率高、功率因數率、系統效率高、故障率低等優點。應用永磁潛油電機,可以有效改善潛油電機性能,提高潛油泵采油系統效率。目前,永磁潛油電機主要有驅動離心泵用的調速潛油永磁同步電機和驅動螺桿泵用的低速潛油永磁同步電機兩種,起動方式有變頻起動和工頻起動兩種。
     
    潛油永磁同步電機驅動潛油泵系統
     
    離心泵、螺桿泵的結構形式和工作原理決定了其工作轉速,離心泵需要在高轉速下工作(約3000r/min),而螺桿泵在低轉速下工作(一般在0-500r/min)。潛油永磁同步電機直接驅動離心泵或螺桿泵,因此對應開發的潛油永磁同步電機有高速(磁極數少)和低速(磁極數多)兩種,潛油永磁同步電機置于井下機組的底端,依次與保護器、連接器、潛油泵自下而上同軸連接,電纜將電流輸送給潛油泵電機。工作時,由地面控制柜控制潛油永磁同步電機,對其進行無級調速,使其以需要的轉速運行,直接驅動離心泵或螺桿泵進行采油。這種直驅采油模式(特別是直驅螺桿泵)無需抽油桿和機械減速裝置,提高了系統效率,降低了能耗,節約了成本,具有結構簡單,安裝維護方便,工作安全可靠等優點。
     
    潛油永磁潛油泵系統應用

    2020年,勝利油田孤東采油廠先后引進應用潛油永磁潛油泵系統,并在紅柳油田和孤東油田推廣應用潛油永磁潛油泵系統10口井,并取得了良好的提液增效應用效果。

    針對墾東HLKD52N36井生產層NGS43+4,邊底水活躍,屬于一線井,地層供液能力強,一直高含水生產,經濟效益較差等存在的問題。采油廠技術人員提出采用潛油永磁潛油泵系統替代傳統的游梁式抽油機裝置采油工藝,結合該井靜態資料、動態資料及同層井的生產狀況,決定在該井大膽應用電潛泵提液技術,電潛泵能夠放大油井生產壓差,大幅提高油井產液量,以達到提液增油的目的。

    同時,考慮紅柳墾東館陶組稠油單元HLKD52N36井10年未防砂及地層虧空情況,為保障電潛泵長效高效提液,決定實施換繞高充防砂措施。施工過程中,緊盯現場不放松,重點做好繞絲高充、下電泵的跟蹤指導,確保各道工序達到設計要求。在實施換繞高充下電潛泵后效果顯著,該井開井當日即見油,平均日增液336.6方,日增油5.1噸,提液增油效果顯著。
    針對高含水井孤東GO6-22-454井產油量低(日產油僅1.6噸)、油井采出液含水高、油井效率低、生產成本高等問題,為了最大限度挖掘剩余油,提高油藏經營水平,采油廠技術人員進行調查研究后,提出采用潛油永磁潛油泵系統替代傳統的游梁式抽油機裝置采油工藝的技術方案,于2020年11月上旬對孤東GO6-22-454井實施補孔測壓地填下繞循環充填下永磁電潛泵后開井,截止目前,日產液277立方米,日產油15.5噸,日增油14.9噸,提液增油效果顯著。
     
    節能挖潛效果顯著
     
    潛油永磁潛油泵系統現場試驗應用實踐證明,傳統電潛泵電機均為三相鼠籠異步電機,一直存在耗電量大的問題,制約了效益的進一步提升,而應用永磁電潛泵系統不僅可以提升油井產液量,提高油井日產量,而且可以提升油井系統效率,進一步降低單井電耗,具有了明顯的節電效果,實現機采系統節能降耗。

     現場應用結果表明,永磁電潛泵電機作為一種新型節能電機產品,它由高性能永磁材料設計的永磁同步電機,與三相鼠籠異步電機相比,具有功率因素高,溫升低,效率高,損耗少,長度短、通過性好,且運行平穩,對保護器及泵的振動影響較小,節能效果好等優點。同時,該潛油永磁潛油泵系統配套采用變頻啟動,便于控制液量,方便根據單井供液情況進行調頻控制,可有效避免常規電潛泵依靠油嘴控制液量現象發生。從目前應用情況來看,同等條件下,永磁電潛泵與常規電潛泵相比百米噸液耗電降低50%~60%,目前采油廠使用電泵排量大都在300至400立方米之間,按照平均單井每天耗電2000千瓦時,單井每天可節電1000千瓦時,節能挖潛效果顯著。

    結束語

    潛油永磁潛油泵系統是在傳統潛油泵采油系統基礎上新開發的一種高效節能新產品,它的開發應用為深井、定向井、水平井,及高粘稠油井、高含砂、高含水、含臘、含氣原油井等低效井的高效開發生產,提高舉升效能,有效提升生產效益,實現油井機采系統節能降耗,提供了一種新的利器,具有良好的推廣應用前景。
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