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大庆油田螺杆泵机采井系统效率现状及对策

2019-09-06 20:23:54
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影响机采井系统效率的因素很多,且相互之间的关系复杂。机采井系统效率作为油田生产的重要技术指标之一,不仅反映了其生产运行及节能降耗状况,而且也反映了油田整体的技术装备和管理水平。

1螺杆泵机采井系统效率现状

近年来,大庆油田机采井在运转总井数已超过6500口,螺杆泵举升工艺技术已成为大庆油田的主要举升方式之一。围绕螺杆泵机采井,大庆油田在如何提高系统效率方面做了大量工作,取得了较好效果。

提高效率的技术对策

对于如何提高螺杆泵机采井系统效率已有公开发表的诸多文献,不再赘述。本文仅针对大庆油田螺杆泵井系统效率现状,并结合上述实例井进行重点论述。

1)提高电机负载率电机负载率是指在实际工况条件下,电机的实际输出功率与电机的额定功率的百分比。对于螺杆泵举升系统,电机负载率应达到35%。目前大庆油田平均水平为37.7%,处于较为合理的经济运行状态。通常情况下,现场所用三相异步电机的较佳运行效率在0.7~1.1倍额定功率附近,如果电机功率利用率过低,电机效率和功率因数下降,将会导致‘大马拉小车”现象发生,影响系统效率。

提高电机负载率虽然有利于提高系统效率,但对节电率没有显著影响,二者之间没有必然的因果关系。

2)提高地面传动效率上述分效率测试结果表明,在螺杆泵举升系统中,地面传动效率较低,150r/min时也未达到70%,说明这是提高系统效率的重要挖潜点之一。

随着国内人工举升技术的不断创新发展,近几年出现了一种新型螺杆泵地面直驱装置,与常规驱动装置不同,该装置是由具有空心轴结构的永磁同步电机直接驱动光杆旋转驱动井下泵工作。由于减少了皮带传动和齿轮传动,因此具有较高的地面传动效率,单井耗能效率提高了1/3以上,同时还具有运转平稳、安全性好、维护费用低等一系列技术优点。大庆油田近几年也开展了相关研究工作,截至2010年底已应用600余台套,并取得了较好的节能效果,有望成为螺杆泵举升配套的换代技术。

3)合理选择工作转速工作转速的合理选择对系统的高效平稳运行具有重要影响。上述实例井分析结果表明,螺杆泵举升系统在运行过程中主要由2方面来保持较高系统效率。一是实际工作转速>临界工作转速,以保证系统具有较高的基础分效率;二是在此基础上,进一步提高工作转速,通过增加静举升功率来提高系统效率。因此,较为合理的工作转速下限应不低于临界工作转速,上限则应综合实际生产需求和系统平稳运行等因素确定。大庆油田螺杆泵井目前的平均工作转速仅为100r/min左右,仍有较大的提升空间。

4)按照“左侧选取”原则选井选泵为由室内水力特性检测得到的GLB500型螺杆泵在不同工作转速条件下泵压与有效功率的关系曲线,其中A,B,C,D点分别为不同转速曲线的较高有效功率点。在由A,B,C,D点连成的较高功率点曲线左侧区域,随转速及泵压上升,有效功率大致呈线性增长,称之为低漏失区域;在其右侧区域,虽然随转速上升有效功率上升,但随泵压上升有效功率却呈现快速下降趋势,称之为高漏失区域。

在实际选井、选泵过程中,除了考虑油井产量与泵排量匹配外,更重要的也是容易被忽略的还应结合油井历史生产数据,优选泵的工作转速和工作压力,使井泵协调点尽量在低漏失区域,即“左侧选取”原则,这样才有利于提高系统效率。

结论

1)螺杆泵井在举升过程中存在一个工作转速,在该转速下,地面装置、井筒、螺杆泵3部分效率均较低,高于该转速时,各部分效率相对较高且稳定。

2)采取提高电机负载率和地面传动效率,合理选择工作转速及按照“左侧选取”原则选井、选泵等技术措施,能够有效提高螺杆泵机采井系统效率。

3)在油田实际生产过程中,一方面应根据举升介质物性、工况环境及螺杆泵水力特性,明晰不同条件下的系统能耗特征,有针对性地采取提高系统效率措施;另一方面不应单纯追求油井产量较大化,否则容易导致螺杆泵工作在高漏失区域,从而影响系统效率。

4)应综合考虑油井产量、系统效率、运行寿命等主要技术指标之间的相互协调关系,实现螺杆泵机采井长期高效、经济运行。