Energy Consumption Analysis and Optimization of Electric Submersible Pump System

Electric submersible pumps account for a considerable proportion in the development of the Bohai Oilfield. Improving the system efficiency of the electric submersible pump wells, ensuring that the units operate in the high-efficiency zone, is essential. Analysis shows that the efficiency of the electric submersible pump system depends on the wear and tear of each component of the submersible pump equipment, the setting of operational parameters, and more importantly, the production status and daily management level of the oil well. Therefore, improving the structural performance of the submersible pump product, optimizing the parameters setting of the oil well, strengthening daily management, establishing a scientific management system, and improving the production management process and system can effectively improve the production efficiency and economic benefits of the oil well, and further achieve the goal of energy saving and emission reduction. In addition, it is necessary to actively promote the concept and technology of energy saving and emission reduction, encourage oilfield enterprises to explore effective measures to reduce the energy consumption of the electric submersible pump system by strengthening the scientific management system, and achieve a green, low-carbon, and high-quality development of oilfield production to achieve the unity of economic benefits, social benefits, and environmental benefits. This article applies the above measures in the P oilfield to achieve energy optimization of submersible electric pump systems, reducing the daily power consumption of single well submersible electric pump systems by 371 kWh per day, increasing the submersible electric pump's lifespan by 200 days, generating considerable project benefits.

海上油气田机泵机械密封泄漏信号检测方法设计

为避免出现大型海上油气田开采事故,保证机泵机械密封装置正常运行,提出针对海上油气田机泵机械密封的泄漏信号检测方法。利用小波包分解细化海上油气田机泵机械密封振动信号高频部分,运用希尔伯特变换重构信号,归一化处理信号矢量提取机械装置异常信号,使用匹配追踪法去除信号噪声。计算油体流动规律,通过音波评估信号波动范围,以温度与压力为前提,将高斯函数作为分类核函数,采用支持向量机构建泄漏信号检测判断函数,完成机械密封泄漏信号检测。实验结果表明:所提方法信号降噪能力较强,在保证机械密封泄漏检测准确性的同时,检测耗时最短,有效提高了海上油气田开采效率,可带来可观的经济收益。

电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能数值模拟

为了研究电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能,基于冷却流体及电机各部件3维模型,充分考虑各部件发热功率以及材料属性等物理量的影响,采用有限体积法对电机流-热耦合场进行模拟仿真,分析不同边界条件对电机流场和温度场的影响。结果表明:在最大冷却燃油流量以及电机最高功率下,流道的压力损失和电机的最高温度均能满足电动燃油泵的运行要求;随着冷却流量增加或燃油粘度的增大,流道的压力损失增大,且在最大冷却流量下,燃油粘度每增大1 mm^(2)/s,压力损失增大约2 kPa;电机功率和入口温度对电机各部件温度的影响较大,各部件温升与燃油进口温度近似呈线性关系,而环境温度对电机温度场影响较小。研究结果为电动燃油泵电机浸油冷却流道的设计与优化提供了理论依据。

高黏度齿轮泵运行与结构参数对泵内压力场影响

为解决高黏度齿轮泵普遍存在的噪声、寿命短等问题,针对影响泵内部压力场变化的因素进行研究,包括运行参数:介质黏度、转速、输出压力,结构参数:齿数。与普通齿轮泵相比,高黏度泵泄漏影响减弱,但困油现象引起的径向力不平衡、噪声高、寿命低的问题更加突出。通过CFD方法对高黏度齿轮泵输送介质过程中内部压力场进行全程模拟。结果表明:困油处压力变化范围随着介质动力黏度的增加而升高,升高速率与动力黏度呈指数关系,当动力黏度为3 Pa·s时,升高速率为70 MPa/s,动力黏度为30 Pa·s时,升高速率达到877 MPa/s;转速、输出压力与齿数的增加对泵内压力整体影响较小,但会引起困油处压力的迅速升高。“困油”问题是高黏度齿轮泵优化设计需要考虑的关键因素,合理增加卸荷槽尺寸、降低转速与出口压力、减小齿数是解决高黏度齿轮泵困油问题的有效途径。

水下增压泵在陆丰22-1油田的应用研究

为了高效开发边际油气田和深水油气田,水下增压已成为全球海上油气田开发的重要技术手段之一。陆丰22-1油田属于二次开发,具有含水率高、井口压力低等特点,为充分利用油田的剩余开采储量和提高油田的商业价值,采用全水下生产系统开发模式,利用水下增压泵将井口流体增压后输送至平台进行处理。应用多相流动态模拟OLGA软件建立了陆丰22-1油田从水下井口至平台的流体输送模型。首先针对单海管工况和双海管运行工况进行了模拟分析,结果表明陆丰22-1油田双海管运行时水下增压泵均在最佳运行区域内,且流体温度高于原油凝点;而单海管运行输量<300 m^(3)/h时,水下增压泵工作点处于最佳运行区域外;然后通过调节水下增压泵转速对双海管在线清管进行了动态模拟,结果表明在平台用200 m^(3)/h的生产水推动清管球对第一条海管清管时,需将水下井口的流量限产至420 m^(3)/h,待清管球通过第一条海管后在平台停止注入生产水,同时水下井口恢复至正常产量,双海管在线清管总时间约11.4 h。研究结果对深水油气田应用水下增压泵解决流动安全问题具有指导意义。

固-液-温耦合作用下油液特性对大排量柱塞泵流量脉动的影响

挖掘机、盾构机等大型工程机械工作过程中,由于工况复杂、环境多变,其液压系统动力元件大排量柱塞泵相较于常规柱塞泵存在更大的液压冲击,进而引起较大的流量脉动与压力脉动。为降低大排量柱塞泵在挖掘、盾构等工况下的流量、压力脉动,减小油液介质对下游元件的冲击损坏,以及为选择油液介质方法提供理论指导,文中搭建了基于温度场影响的油液动力黏度、密度与体积弹性模量数学模型,在此基础上建立固-液-温耦合作用的柱塞泵数学模型;并使用ADAMS、AMESim软件完成固-液-温耦合作用下750 mL/r柱塞泵联合仿真,得到不同温度影响下柱塞泵流量脉动与压力脉动变化规律;通过整泵试验探究油液温度对柱塞泵压力脉动的影响规律,验证了750 mL/r柱塞泵固-液-温耦合联合仿真模型的正确性。针对油液的3种特性,分别使用正交试验法与单因素分析法考量其对柱塞泵流量脉动率的影响程度和规律。结果表明:柱塞泵出口流量脉动、压力脉动随温度的升高而增大;在设定工况下,油液体积弹性模量对流量脉动率影响占比为97.19%,密度占比为2.03%,动力黏度占比为0.78%;为降低油液特性对柱塞泵出口脉动率的影响,应选择体积弹性模量较大且密度较小的液压油。

四配流窗口轴向柱塞泵流场仿真与分析

泵控系统具有能量效率高的特点,四配流窗口轴向柱塞泵可直接闭式控制差动缸运动,也可单泵闭式控制两个对称执行器。为分析柱塞泵内部流场特性,运用流体仿真软件PumpLinx建立柱塞泵内部流场网格模型,考虑摩擦副油膜,通过用户自定义函数定义网格运动,在不同工况下对柱塞泵进行流场仿真,得到了排油口流量曲线、柱塞腔压力曲线、速度云图和压力云图。通过对比仿真结果与理论计算结果验证了流场模型的准确性,为四配流窗口轴向柱塞泵结构设计及优化提供参考依据。

海上油气田电潜泵采油井油管漏失常见故障及预防措施

在海上油气田油气开采过程中,电潜泵采油井常出现油管漏失的问题,分析认为油管加工工艺不合格、人员拆装操作不规范、举升油、气、水、砂等混合物流腐蚀或冲砂作用、Y-TOOL工作筒密封O圈失效、井斜大造成油管与套管偏磨腐蚀等原因所致。针对油管漏失,介绍了海上油气田常用的处理方法。此外,有针对性地提出了油管漏失预防措施,对于其他海上油气田,均具有显著的借鉴意义。

潜油电泵永磁电机研究进展及应用现状

深入调研了永磁电机国内外研究现状,从其结构原理出发,阐述了永磁电机工作原理和结构组成,介绍了潜油电泵永磁电机在阿曼某油田应用情况,分析了永磁电机技术、经济等方面的优势。永磁电机和感应电机相比具有体积小、质量轻、损耗小、效率高等优点,根据安装的设备不同永磁电机节约11%~33%的能源成本,节电率在20%左右。在功率相同的情况下,永磁电机的体积、质量、所用材料可以减小50%左右,在海上油田潜油电泵应用方面潜力巨大。

新型复合生产管柱在海上高压高气油比油气田的应用研究

目前,海上油气田开发通常采用自喷生产管柱或电潜泵生产管柱,已探明的部分特殊油气田具有地层压力高、气油比高以及压力衰竭快的特点,后期需采用电潜泵人工举升开采,常规生产管柱无法满足此类油气田安全经济高效开发要求。该文提出一种兼备自喷生产和电潜泵人工举升两种生产方式的新型复合生产管柱,并应用于南海西部涠洲X油田,实现了该油田安全经济高效开发,为海上类似特殊油气田开发提供参考。

国外某油田注水管网优化调整研究

国外某油田在注水采油过程中,由于注水站出站压力不合理,导致注水系统的泵管压差过大、能耗损失严重,并且注水管网远端存在压力不足的区域,影响了开发方案要求的配注量及油田产量。通过对整个注水系统的模拟分析,验证了3块低压欠注区的存在及其位置区域,并采用泵减级的方式有效降低了泵管压差,同时新建若干条注水干、支线,有效解决了低压欠注区域的欠注问题,平衡了水量和压力,降低了能耗,大大提高了该油田注水系统的效率。

变频调速技术在油田潜油电泵中的应用

潜油电泵是油井井下工作的多级离心泵,是油田一种重要的采油设备。针对潜油电泵过去使用中存在的诸多问题,提出了采用中压变频调速技术的应用解决方案,介绍了中压变频调速驱动技术的工作原理、性能特点,以及胜利油田孤东采油厂潜油电泵节能技术改造前的现状、电潜泵井节能改造情况以及变频器谐波信号的处理,分析了潜油电泵的变频节能改造效果。实践证明,大力研究与推广应用油田潜油电泵中压变频调速技术,对提高油田采油质量和产量、减少现场维护费用、降低原油开采成本、节约能源以及提高油田综合经济效益,具有十分重要的意义。

板桥凝析油气田排液采气工艺技术研究及其应用

板桥凝析油气田地质构造复杂,多为小断块单井构造,井型多为斜深井,已进入开发后期,地层压力降幅大,且普遍存在地层反凝析堵塞以及水驱气藏边底水推进导致的地层严重水锁,井筒严重积液已成为气藏提前废弃的主要原因,并导致最终采收率偏低。文章系统地评价了板桥凝析油气田现有的排液采气技术,筛选了适合板桥凝析油气田以小泵深抽为主的排液采气技术,着重探讨了超深泵挂配套技术中杆柱组合的可靠性和高气液比工况下提高泵效的配套井下工具和配套抽油机工作制度,并针对板桥凝析油气田的实际情况对设计方法和施工工艺进行了探讨,对现场实施情况进行了评价分析。

长柱塞式防砂泵现场试验效果及评价

应用在出砂油井上的长柱塞式防砂泵 ,具有长柱塞短泵筒与环空沉砂相结合的独特结构 ,还具有防砂卡、防砂埋、防砂磨等功能 ,能有效地延长油井免修期。现场 70 0多井次的应用表明 ,该泵使用寿命和油井生产周期较常规泵延长 2倍以上 ,而且还扶起了一批长期停产井 ,为出砂油井提供了一种可靠的新的采油设备和技术。

基于组合赋权-灰色关联的输油泵机组能效评价

在原油输送过程中,输油泵是主要的耗电设备之一,如何综合评价油田机泵用能情况是油田节能降耗的重点。将CRITIC赋权法和熵权法相结合确定机泵评价指标的组合权重,在对机泵进行灰色关联计算过程中借鉴TOPSIS方法思想,选取正、负理想方案,综合考虑油田机泵实际运行状态与理想运行状态的贴近程度,更加全面反映油田机泵实际运行情况。以某油田28台输油泵机组实际数据为例,以机泵节流损失率、吨·百米耗电量、泵运行效率、电动机运行效率为能效评价指标,通过计算得出泵运行效率所占权重最大,12号机泵的灰关联贴近度为0.324,该机泵的用能效果最差。

稠油冷采配套工艺技术

依据周广厚的螺杆泵开采重油理论 ,采用化学预处理地层、井筒化学降黏、地面换热降黏、油管锚定、螺杆泵优化、螺杆泵转速确定、变频控制、原油处理、地面集输、计量站自动控制等工艺措施 ,成功地开发了泽 70稠油油藏 .30口稠油井已累计产油 1 2 .745× 1 0 4t,单井连续生产时间最长的达 2 5 1 5 d。

油田输油泵分布式PLC网络控制系统设计

为了解决传统油田输油泵系统运行中出现的非线性、滞后性、强耦合和多种不确定因素,导致输油效率低下、故障率高、稳定性差等缺陷。本文研究与设计了一种新型的油田输油泵分布式PLC网络控制系统,根据油田工艺与PLC特点设计了输油泵分布式网络拓扑结构,包括Pump层、PLC层、IPC层与RCC层。设计了包括现场PLC现场测量与控制软件子系统、IPC本地会话软件子系统以及RCC远程管理软件子系统,最后讨论了RCC远程管理软件子系统分析处理采用的Apriori算法。工程应用表明,使用WAN与PLC以层次化的方式设计的油田分布式控制系统具有输油效率高、故障低、稳定性强等优点。

变频驱动注水系统效率优化问题的建模与控制

建立了油田用变频驱动往复式柱塞泵站效率优化控制问题的数学模型 ;给出并证明了目标函数最优值为零的充分条件 ,为简化优化模型求解过程 ,提高求解速度以及合理设计注水泵站提供了理论依据 ;提出以Hamming距离表示水泵的切换次数和最小切换次数控制策略 ,在目标函数满足精度限制的条件下 ,按照Hamming距离最小的原则去选择最优结果 ,满足工程实际需要。应用和实验结果证实了新方法的有效性。新型优化控制策略使系统效率比常规变频驱动恒压控制提高 9

转子式机油泵内流场CFD分析及实验研究

采用CAE软件对转子式机油泵内流场进行了几何建模.对模型应用非结构化网格生成技术划分网格并进行了有限元前处理.在采用k-ω湍流模型的基础上,考虑了卸荷槽的影响,应用计算流体力学软件模拟稳定工况下机油泵出口部分的三维湍流流动.得到了详尽的分析结果,包括压力等高线云图、速度矢量等高线云图等.分析并证明了卸荷槽具有缓解压力负荷的作用.完成了对机油泵的台架实验,将数值模拟得到的机油泵性能特性曲线与实验特性曲线进行比较,发现仿真结果与实验结果基本吻合.证明仿真模拟结果能够反映机油泵的流动性能和特殊流动现象;利用数值仿真可以得到具有参考意义的机油泵流量特性曲线,为机油泵开发提供了新的研究方法和技术支持.

浅海油田电潜泵泵下电加热技术

针对电潜泵在胜利浅海油田稠油开发中遇到的问题, 研制了电潜泵泵下电加热装置,并配套形成了适合海上电潜泵管柱的泵下电加热技术。该技术可以有效降低电潜泵吸入口处原油粘度, 减小电潜泵机组负荷, 提高泵效, 增加原油产量; 动力电缆与筛管式加热器同时发热, 保证了全井筒的原油温度, 同时耐温耐压能力强, 抗挤毁强度高, 使用寿命长; 该技术可与潜油螺杆泵等技术配套应用, 解决部分稠油井稠油在井筒中流动困难和难以举升的问题。该技术在胜利浅海油田的应用取得了较好的效果。