长冲程节能抽油机研究及应用.doc

长冲程节能抽油机研究及应用摘 要:以加快浅层超稠油开采效率为前提,把浅层超稠油开采过程作为一个系统来分析研究,重点论述浅层超稠油开采中抽油机的设计解决方案。实现小型机的长冲程、低冲次,实现大泵大排量深抽,提高排液速度,充分地高效利用在注汽时建立的注汽热焓,保证地面集输油的温度,延长稠油生产周期。通过解决目前在稠油开采工艺中,抽油机设计和使用中存在的不足之处,延长机杆泵抽油设备的系统使用寿命,使之具有适应稠油开采工艺特点,同时也适用于稀油井和稠油水平井上,对油田产能建设的理论研究和实践运用,提高经济和社会效益具有重要意义和深远的影响。 关键词:高效开采 长冲程 抽油机 分析 应用 中图分类号:TE93 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0093-02鉴于我国稀油注水油田后备储量的不足的实际情况,稠油油藏的开发被提到技术研究和实施日程,我国的油藏大都是陆相成油,地壳变迁使得部分油藏遮盖不好,原油中的轻质组分溢出挥发,留下的中质组聚集在一起形成的油藏就是我们常说的—稠油油藏,其特点是:原油粘度高从数千至几十万毫帕秒,对稠油来说原油能够依靠地层中的温度和压力流到井底,但随着上升,井筒的温度下降,原油的粘度增加,当达到稠油的凝固点时就不能流动,必须向井筒补充热能或其它介质使稠油粘度降低,被采出地面。其采油的地面设备大多采用抽油机。针对在稠油开采工艺中有效利用在注汽时建立的注汽热焓,进行大泵深抽,提高泵效和排液速度,保证地面集输油的温度,延长稠油生产周期一系列问题。十分有必要解决目前机型存在的不足之处。因此研发具有适应中浅层稠油开采工艺特点,实现小型机长冲程大排量的新型抽油机,同时也适用于稀油井和稠油水平井上,对提高排量的需求,对油田的产能建设具有重要意义。 1 原理分析 在国内有四大稠油区。根据油田在生产实践中对产能建设的实际需要,提出了稠油开发工艺的新思路,在中浅层稠油井和水平稠油井的开发中,为提高稠油热采效率,需采用加大泵径,增加抽油机冲程的措施,来提高泵效,及时将注汽后的“热油”及时抽至地面,需要研制一种新型抽油机,解决目前使用5型1.8m冲程抽油机排量小的不足之处,提出研发5型3m冲程抽油机的设想,冲程增加了67％,配合大泵,强排抢抽,以达到有效利用注汽时建立的热焓,用最快的速度将油抽至地面。因此在稠油开采中运用系统的解决方案,将是今后发展高效节能机型的必然趋势。 研发适应稠油热采工艺的抽油机,应主要研究所设计的新型抽油机,能够在稠油热采时进行大泵深抽,将注汽后的“热油”及时抽至地面。使机、杆、泵和热采、集输工艺等方面发挥最大系统效率的原则进行。应针对性的采用经实践检验成熟度较高的技术,同时吸收国内外最新技术成果,由于稠油开采中井筒流动阻力较大,冲程损失较大,应在热力场温度较高时快速将原油抽至地面。在原下偏杠铃抽油机的基础上,使驴头转动以实现长冲程,达到强采强抽加大吞吐周期内排液量的目的。同时,由于采用下偏杠铃装置,可有效地削减载荷峰值,减小净扭矩,在不换用大型抽油机的情况下,实现大冲程,增加提升能力的目的。 新型抽油机所采用了多项新的设计理念,现将对稠油的开发做如下分析:由于稠油粘度大,其摩擦阻力将上升为主要载荷,抽油机设计理念必须改变,“1/2油柱举升原则”将不成立。为此其Ｐ摩干和Ｐ摩液不但不能忽略,还应给予足够重视,此时抽油机动载将是主要矛盾。在粘稠油开采中,抽油杆在液体中运动时,所受到的摩擦阻尼力往往很大,有时高达几十千牛,对悬点载荷影响很大,抽油机上冲程时该摩擦阻尼力有加大悬点载荷的作用,下冲程有减小悬点载荷的作用。其作用的结果最终表现为使抽油机所需要的净扭矩和拖动功率加大,能耗增加,另外,抽油机下冲程时摩擦阻尼力使悬点载荷的减少,将直接影响着抽油杆的下落速度,有时常因其摩擦阻尼力过大,而使油杆无法下落。因此,在粘稠油开采中,抽油杆的下落速度成了限制抽油机采油速度的主要关健。这时,如果不减小下放速度或降低原油粘度(伴热或稀释)在下冲程时,由于抽油杆受阻下降减慢,势必出现驴头悬点超前于抽油杆下落的现象,即二者运动不同步现象,驴头悬点下行速度大于油杆的下行速度,当悬点下行到下死点而开始上冲程运动时,抽油杆及油泵柱塞还未达到下死点,这样势必减小了冲程长度,而加大了冲程损失。同时也将在悬点与抽油杆间产生冲击载荷,这将有损于机、杆、泵,从上述分析可见,对于粘稠油来说,当悬点下落速度Ｖ悬≥Ｖ杆时,悬点载荷等于零。此时抽油机的平衡重要在无连杆向上拉力的条件下靠电机举起来,转化为势能,设其力为Ｐ1,设悬点上行时电机举升力为Ｐ2,设悬点向上总举升力为Ｐ3,Ｐ3是电机举升力Ｐ2与平衡重由势能转化回来的力Ｐ1之和,即:Ｐ3＝Ｐ1＋Ｐ2 此时若Ｐ1＝Ｐ2,就是平衡所追求的目标。