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螺杆泵工况测试技术概况及展望

2019-03-15 00:21:40
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  20世纪80年代初期,螺杆泵机械采油设备开始应用于人工举升领域,在抽汲高赫度、高含气和高含砂原油中具有其他举升设备不能替代的优越性。螺杆泵工况测试技术是螺杆泵采油管理技术的基础,也是对油并进行诊断的必要条件。我国从1984年就已经引进螺杆泵并应用于油田生产,应用井数由最初的9口井发展到2009年底的4000余口井。相比螺杆泵制造工艺和配套设备技术上的快速发展,螺杆泵工况测试技术相对滞后,在20世纪90年代末期,国内才开始发展螺杆泵井专项测试技术,而当时油井生产管理仍然以依靠产量、动液面和电流等为参照的经验分析为主,缺乏系统性的设计、监测、工况诊断及优化办法。

  国内外抽油机井示功图法工况测试技术已十分成熟,在螺杆泵井分析中却难以找到类似方法可以直观描述井下工况的测试技术。由于螺杆泵的特殊性,加之故障形式复杂,如果仅凭单一的测试方法诊断工况,符合率较低,所以实际诊断中必须采用综合测试技术,才能为管理者正确评价油井工况提供可靠依据。螺杆泵综合测试技术从所属技术领域上划分,主要为经验测试技术、电参数测试技术、光杆载荷测试技术及机械振动测试技术。

  一、国内

  国内螺杆泵测试技术的研究历经了十余年。自天津市工业泵厂1984年引进美国Allweiler公司螺杆泵技术以来,曾先后尝试了负载电流法、套管鳖压法、扭矩/轴向力法、振动法测试等多种方式,但现场操作仍以人工测试方式为主。2002年大庆采油工艺研究所率先提出螺杆泵井综合测试方法,并研发出一套完整的系统测试诊断平台。该平台包括无线测试仪硬件平台、测试诊断及优化设计软件平台,其中软件平台主要由基础数据库、系统诊断模块、系统优化设计模块构成。用户只需输人生产数据和光杆扭矩、轴向力载荷和电参数等数据,就可以得到该井的产能状况、工况及故障类型、杆柱校核结果及建议措施等信息,还可以进行举升系统设计和工作参数的优化等工作。该软件为螺杆泵井的系统优化设计、工况分析、故障诊断及措施调整提供了依据。现场应用表明,在所有的测试参数中,杆柱扭矩和轴向力载荷能够比较准确、清晰地反映螺杆泵系统常见的工作状况,因此也倍受用户推崇。但是,缺少其他数据的补充,单凭这2个测试参数难以识别举升系统的其他复杂工况和故障。因此如何完善基于扭矩/轴向力测试法的智能综合测试技术是国内近期函待解决的难题。

  二、国外

  国外在螺杆泵工况测试技术的研究上起步较早,从20世纪90年代以来,逐步发展为以远程测控技术为主的测试方式,在传统的负载电流与管流压差等地面测试方法大规模应用的基础上,光纤测试技术作为智能完井技术的分支,在自动计量井下声波、压差和井筒温度等综合测试方面得以重点发展。2002年8月,挪威NorskHydroASA公司在北海挪威海域Osebergφst(东)油田E-11C井中安装了工业用多光纤压力一温度计,还安装了一条分布式温度传感(DTS)光纤和一个地面操控的智能完井流量控制仪,系统由多个光纤温度和压力计及一条分布式温度传感光纤构成。光纤传感器由Weatherford公司制造,传感器与WellDynamics公司制造的智能完井流量控制仪配套使用,井下传感器为日常生产管理连续提供整个井筒温度和油(套)管压力数据。随着数字网络技术的发展,相应专家系统和数据库的同步建成和完善,这种测试方法已经凸显潜力。但是这种依赖海量综合数据资源的智能测试方法成本较高,因此如何更经济、高效地测试诊断螺杆泵井工况是国外螺杆泵测试技术发展的着眼点。

  三、展望

  (1)国内外螺杆泵工况测试技术的发展经历了从人工测试到远程测试,从经验测试到智能化测试,从单一测试到系统集成测试,从现场测试到虚拟测试的一系列发展阶段。

  (2)随着经济全球化进程日益加快,各种螺杆泵专用测试仪器逐步增多,未来螺杆泵下况测试的硬件平台应该具有满足“国际接轨”的通用性和实现“以人为本”的创新理念。

  (3)而基于系统集成的智能化工况测控技术,基于网络的远程工况测控技术和基于虚拟测试仪器的图形化工况测试技术是螺杆泵工况测试技术发展的方向。螺杆泵举升系统可测性、诊断性、可靠性、适应性一体化设计是测试技术发展的必然。

  (4)我国螺杆泵工况测试技术已走过了沿袭抽油机井生产管理经验为主的初期发展模式,从最早的单一测试发展为较成熟的螺杆泵综合测试与诊断,并已步入智能测控技术阶段。现阶段应正视与国外测试技术和仪器设备上存在的差距,加强在相关新技术和元器件研发上的自主创新,建立并健全石油仪器产品的市场运作模式、油田生产管理理念、专业人才培养机制和测试技术产品的质量监控体系。