Submersible direct-drive progressing cavity pump rodless lifting technology

Submersible electrical motor direct-drive progressing cavity pump (PCP) rodless lifting was studied to solve the traditional rod-drive pump problems, such as rod-tubing wearing, low efficiency and short running time. The theoretical researches and laboratory experiments of key tools such as submersible motor and the construction technology of lifting system were introduced. The field application and economic benefit were analyzed and compared with the traditional rod pumping unit. A new low speed and large torque permanent magnet synchronous motor was developed. This motor was used to drive PCP without gear reducer, which improved the reliability and feasibility. It can run at the speed from 50 to 500 r/min with stepless speed regulation, and it can perform high efficiency and large torque. Besides, other key supporting tools, such as motor protector and flex shaft, were developed. The submersible electrical motor direct- drive PCP technology can be used in a 139.7 mm (5.5 in) casing well, with daily output ranging from 5 to 50 m3. Until now, the technology has been deployed more than 100 wells. The field application results show that it eliminates the rod-tubing wearing and saves electric energy by more than 30% compared with the traditional rod pumping unit. And it also makes the oil produced in a safe and environmental friendly way.

E35型条并卷联合机升降气缸改造实践

为解决E35型条并卷联合机升降气缸损坏后更换进口原装备件费用高的问题,介绍升降气缸工作原理及工作流程,通过优选国产无杆气缸,并改造气缸进气口、制作气缸底座支架、制作纱管提升器、制造光电接引器等实现替代进口气缸。指出:改造后的国产气缸装入E35型条并卷联合机使用效果好、备管输送顺利;做好设备的定期维护保养以及持续的创新改革,才能充分发挥设备潜能、为企业降本增效。

无杆举升装备技术研究进展及应用展望

随着油田开发的深入,大斜度井和低液量井持续增多,机采系统节能降耗的需求逐渐突出。同时,在非常规油气藏勘探开发技术的进步下,致密油、页岩油等已成为国内原油稳产上产的重要增长极,“大平台水平井、多层系立体开发”的新模式、“降低投资、提高效益、安全环保”等高质量发展的新要求,给人工举升方式提出了“安全可控、高效智能”等方面的新挑战。针对抽油机应用中的问题,介绍了无杆举升技术的类型和应用场景、国内外相关技术研究进展和国内应用案例,证明无杆举升彻底消除了杆管偏磨,提升了人工举升设备的地面安全环保系数及智能化水平,为大斜度、低液量井安全可控高效智能采油提供了有效的解决方案。最后指出,无杆举升主体技术及配套工艺日趋成熟,已经具备了大规模推广应用的基础,国内多家油田已先后建立无杆举升示范区,整体展现出了良好的应用前景。

人工举升技术现状与发展趋势

人工举升是采油工程的关键技术环节,经过几十年的发展,形成了抽油机、螺杆泵、电潜泵、气举等多项举升技术,满足了常规采油的需要,但同时也存在着效率低、能耗高、检泵周期短等系列问题。随着油井举升工况越来越复杂,采油成本不断上升,促使人工举升朝着更加高效、节能、环保、可靠的方向发展。结合不同的油井举升难题,应开展针对性技术研究:攻关同井注采技术,以解决高含水油井无效水循环难题;开发电潜往复柱塞泵等无杆举升技术,以解决油井杆管偏磨、能耗高难题;研发新材料和新工艺,以解决特殊流体举升难题等;研究油井举升优化配套技术,以提高举升工况监测和诊断水平、实现人工举升提效、降低采油成本。

井下直驱螺杆泵无杆举升技术

针对传统有杆举升系统杆管偏磨严重、系统效率低、检泵周期短等问题,研发了井下直驱螺杆泵无杆举升技术,介绍了井下电机等关键工具的理论研究和室内实验情况以及举升系统施工工艺,分析了现场应用情况和经济效益,并与传统抽油机进行了对比。采用井下永磁同步低速大转矩电机直接驱动螺杆泵,提高了系统可靠性和适用性,室内测试表明该电机能够实现50～500 r/min无级调速,运行效率高,输出转矩大。开发了井下电机高承载保护器以及柔性传动系统等关键配套工具,形成了井下直驱螺杆泵无杆举升工艺,能够满足139.7 mm(5.5 in)套管的应用需求,适用于日产液量5～50 m^3的油井。现场试验应用100余井次,应用情况表明该技术能够消除杆管偏磨,相比同型抽油机节电30%以上,能够实现安全环保举升,具有良好的应用前景。

直线潜油电泵举升工艺技术及应用

国内外主要的机械采油方式(达80%以上)是有杆抽油系统,且以游梁式居多,随着油田开发进入中后期,在深井举升系统中,抽油杆的偏磨、断脱等事故明显增加,能耗大、效率低的矛盾日益突出。介绍了一种高效、节能的举升技术——直线潜油电泵举升技术,这是一种无杆采油技术,实现了直接传动,具有能耗低、泵效高,以及较强的防卡、防气能力,且自动化程度高的特点。详细介绍了该技术的主要性能参数和特点,并与电潜离心泵、电潜螺杆泵等配套举升技术的主要技术指标和适应性进行了对比,分析了其适用条件。该技术在胜利油田垦东12区块进行了规模化试验,结果表明,相同条件下泵效提高20%以上,单井耗电量下降幅度达40%,取得了明显的节能效果。

深井采油技术研究现状及发展趋势

深井、超深井采油是实现原油产量接替的重要保障,采用传统的机械采油方式进行深井采油具有一定的局限性和低效性。一方面改进传统机械采油方式,设计采油配套工具,以满足深井采油技术条件;另一方面采用有杆与无杆采油装置的优选组合方式,设计复合举升工艺,提高举升效率。未来深井采油将向无杆化采油方式发展,融入压力场、温度场、流场的多场耦合设计,建立深井采油系统设计方法,加强高温、高压、高气条件下采油装置适应性,提高设备运行可靠性,形成从设计、运行到管理的深井采油技术。

潜油柱塞泵机组优化设计与试验

潜油柱塞泵无杆举升技术在应用过程中存在排量范围小、机组可靠性低以及潜油电缆易损坏等问题。为此,对潜油直线电机初级及次级结构进行了耐磨和防腐设计,对加工工艺和初级绕组进行了优化,同时研究应用柔性无感控制技术,以提高潜油柱塞泵机组系统效率,减弱机组运行过程中的振动。室内及现场试验结果表明:优化后的潜油柱塞泵机组不仅系统效率高、举升力大,而且检泵周期大幅延长,2口试验井的检泵周期均超过了1 000 d。随着潜油柱塞泵无杆举升技术的不断完善,其在低产和定向井的应用规模也将不断扩大,对低渗油田经济高效开发具有重要意义。

提高L型水平井排采时率的治理对策

L型水平井目前是煤层气开发的主力井型,由于井斜角原因采用无杆举升工艺,应用较为广泛的是水力管式泵。通过以2020年投产的各类水平井为研究对象,分析水力无杆泵地面和井下故障原因,提出了依托自动化建立关联参数响应机制、主动推动前置保养工作从提高判断准确率、优化管柱结构使用砂气锚等治理措施,研究结果表明通过治理有效降低了故障率,保障了设备平稳运行,提高了排采时率,对大规模应用无杆工艺推广具有指导意义。

潜油直线电机无杆举升技术在定向井中的应用

应用大平台开发低渗透油藏已经越来越普遍,然而井眼轨迹复杂和液量低是这类油田的特点,采用抽油机有杆举升存在偏磨及系统效率提升有限的问题,而采用无杆举升技术时又存在一次性投资高及免修期短的问题。为此,开展了以一台直线电机同时驱动上、下两台柱塞泵的潜油直线电机无杆举升技术研究,对系统的水力学参数进行了计算,对直线电机的型式、永磁材料进行了选择,并对系统管柱进行了现场试验。试验结果表明:研制的潜油直线电机外径104 mm,稳定举升力达12 kN,满足低液量油井的举升要求;应用潜油直线电机无杆举升系统提高了系统效率,降低了能耗,从根本上解决了杆管偏磨问题,免修期达到411 d。潜油直线电机无杆举升技术为低液量油田提高系统效益提供了新方法。

新型飞机牵引车夹持举升机构运动学分析

为了评价飞机牵引车工作的可靠性、稳定性和精确性,对其关键部件夹持举升机构进行相应的运动学分析十分必要。文中针对一种新型无杆牵引车进行研究,介绍了其功能及创新优势,基于SolidWorks三维模型建立了夹持举升机构的简图,进行了运动学分析与动力学仿真,得出机构的整体自由度和正运动学方程,论证了牵引车夹持举升机构的有效性与可行性。

无杆举升工艺在煤层气井的适应性研究

煤层气各种新式井型的层出不穷,对举升工艺提出了更苛刻的要求,有杆举升工艺在大斜度煤层气井已无法应用,针对此问题,开展无杆举升工艺的适应性研究。本文介绍了电潜离心泵、射流泵、水力管式泵和数控电潜管式泵四种无杆举升工艺的原理,通过长期的现场应用试验,在水质要求、日常维护、井斜要求等方面,完善了这四种无杆举升工艺在煤层气井的技术优势和工艺缺点,并在此基础上提出了适宜煤层气井排采需求的无杆举升工艺为射流泵和水力管式泵。此项研究为煤层气井举升工艺的完善提供了技术支撑,具有一定借鉴作用。

井下直线电机抽油泵结构改进

在传统的井下直线电机无杆举升系统中,抽油泵的结构设计不合理,在上下行程中载荷相差大,导致直线电机的换向电流相差大,使系统的冲击载荷增大。改进了抽油泵的结构,将常规直线电机抽油泵由上冲程排液改为下冲程排液,减小了上下冲程极限载荷的差值,改善了整体受力,降低了直线电机换向电流冲击。在模拟井中与常规直线电机抽油泵进行对比试验,新型抽油泵的最大载荷减小了11.3%,最小载荷增大了17%,电流变化范围缩小了12.4%,减小了对电网的冲击,提高了举升系统的可靠性。

全向飞机牵引车圆盘式夹持举升机构设计

针对传统无杆牵引车对飞机前起落架自由度限制过多、起落架转弯角度受限的问题,文中提出一种全向飞机牵引车圆盘式夹持举升机构,利用行星轮系原理解决起落架夹紧过定位问题,从而实现飞机的自由全向牵引。根据多种实际工况条件,建立飞机对牵引车夹持举升机构的稳态载荷分布力学模型,通过静力学仿真分析机构的刚度,评价材料选用的合理性,验证结构的可靠性。通过预应力模态分析避免共振的条件,为后续的结构设计优化及驱动选型提供了理论依据。

电动潜油柱塞泵井下工况自适应控制系统现场试验

在无杆举升采油技术中应用电动潜油柱塞泵的井多为低产井,这些低产井通过设置地面控制装置调整泵冲次来控制采油井产量。为延长单井运转周期,研制了电动潜油柱塞泵井下工况自适应控制系统。井下工况自适应控制系统可实现井下沉没压力的采集、分析,并对电动潜油柱塞泵运行冲次进行调整,实现了对井液采出速率的闭环控制,使得电动潜油柱塞泵能够在一定的沉没度条件下运行,优化了电动潜油柱塞泵的工作条件。该装置累计应用4口井,实现了自适应控制功能。现场试验表明,应用电动潜油柱塞泵井下工况自适应控制系统,为实现采油井的平稳运行和节能提效提供了技术保证。

可投捞式固体防蜡器在无杆举升采油井的应用

为高效解决低产、低渗透区块的无杆举升采油井在生产过程中易结蜡的问题,研制了可投捞式固体防蜡器。针对无杆举升采油示范区采油井的含水率、蜡、胶质及沥青质含量,开发了高分子化学防蜡药剂并固化成型;设计了用于装载防蜡药剂的可投捞式固体防蜡器及配套使用的定位用井下限位器,可实现不动管柱进行药剂的投放使用与更换。前期先导性试验1口井,防蜡周期达到10个月,在防蜡周期内,减免热洗次数达到9次,节省了热洗井作业费用,同时减少了热洗对电缆造成的损伤,延长了电缆的使用寿命。从现场试验结果来看,针对无杆举升采油示范区原油物性开发的专用的固体防蜡药剂配方有效地延长了热洗周期,实现了设计目的。