采油方式及設(shè)備

　　采油工程是油田開(kāi)采過(guò)程中根據(jù)開(kāi)發(fā)目標(biāo)通過(guò)生產(chǎn)井和注入井對(duì)油藏采取的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的總稱。作為一門(mén)綜合性應(yīng)用學(xué)科，它所研究的是可經(jīng)濟(jì)有效地作用于油藏，以提高油井產(chǎn)量和原油采收率的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計(jì)方法及實(shí)施技術(shù)。下面就是小編帶來(lái)的采油方式及設(shè)備的相關(guān)資料，歡迎閱讀和參考。

　　采油方式及設(shè)備

　　摘要：常見(jiàn)的采油方式分為自噴采油和人工舉升采油兩類，人工舉升又可以分為：有桿泵采油、無(wú)桿泵采油、氣舉采油。

　　其中，有桿泵采油包括：常規(guī)抽油機(jī)采油方式和螺桿泵采油方式;無(wú)桿泵采油包括：潛油電泵采油方式(潛油電動(dòng)離心泵、潛油電動(dòng)螺桿泵)和水力泵采油方式(水力活塞泵、水力射流泵);氣舉采油方式包括：連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e兩類。

　　關(guān)鍵詞：采油 方式 氣舉 無(wú)桿泵

　　一、采油方式之氣舉采油

　　氣舉采油就是當(dāng)油井停噴以后，為了使油井能夠繼續(xù)出油，利用高壓壓縮機(jī)，人為地把天然氣壓入井下，使原油噴出地面，這種方法叫做氣舉采油。

　　氣舉采油是基于U形管的原理，從油管與套管的環(huán)形空間，通過(guò)裝在油管上的氣舉閥，將天然氣連續(xù)不斷地注入油管內(nèi)，使油管內(nèi)的液體與注入的高壓天然氣混合，降低液柱的密度，減少液柱對(duì)井底的回壓，從而使油層與井底之間形成足夠的生產(chǎn)壓差，油層內(nèi)的原油不斷地流入井底，并被舉升到地面。

　　氣舉采油，一般在油管管柱上安裝5～6個(gè)氣舉閥，從井下一定的深度開(kāi)始，每隔一定距離安裝一個(gè)氣舉閥，一直安裝到接近井底。

　　氣舉采油的優(yōu)點(diǎn)是：在不停產(chǎn)的情況下，通過(guò)不斷加深氣舉，使油井維持較高的產(chǎn)量;在采用31/2’’氣舉管柱情況下，可以把小直徑的工具和儀器，通過(guò)氣舉管柱下入井內(nèi)，進(jìn)行油層補(bǔ)孔、生產(chǎn)測(cè)井和封堵底水等;減少井下作業(yè)次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。

　　氣舉采油的缺點(diǎn)是：需要壓縮機(jī)站及大量高壓管線，地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，投資大;氣體能量利用率低，使其應(yīng)用受到限制。

　　氣舉采油必備條件是：必須有單獨(dú)的氣層作為氣源，或可靠的天然氣供氣管網(wǎng)供氣;油田開(kāi)發(fā)初期，要建設(shè)高壓壓縮機(jī)站和高壓供氣管線，一次性投資大。

　　氣舉采油的方式按進(jìn)氣的連續(xù)性，氣舉可分為連續(xù)性氣舉和間歇性氣舉兩大類。

　　連續(xù)性氣舉 適用于采油指數(shù)高和因井深造成井底壓力較高的井。

　　間歇性氣舉既可用于低產(chǎn)井，也可用于采油指數(shù)高井底壓力低，或者采油指數(shù)與井底壓力低的井;按進(jìn)氣的通路氣舉可分為環(huán)形空間進(jìn)氣(正舉)和中心管進(jìn)氣(反舉)兩種。

　　中心管進(jìn)氣時(shí)，被舉升的液體在環(huán)形空間的流速較低其中的砂易沉淀，蠟易積聚，故常用環(huán)形空間進(jìn)氣的氣舉方式。

　　井下管柱，按下入井中的管子數(shù)氣舉可分為單管氣舉和多管氣舉。

　　多管氣舉可同時(shí)進(jìn)行多層開(kāi)采，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼材消耗量多，一般很少采用。

　　簡(jiǎn)單而又常用的單管氣舉管柱有開(kāi)式、半閉式和閉式三種。

　　開(kāi)式管柱，不帶封隔器者稱為開(kāi)式管柱。

　　采用這種管柱時(shí)，每次開(kāi)井時(shí)都需要排出套管中聚集的液體并重新穩(wěn)定，下部閥會(huì)由于液體侵蝕而發(fā)生損壞，控制不當(dāng)會(huì)使套管內(nèi)的高壓氣大量通過(guò)管鞋進(jìn)入油管引起油井間歇噴油。

　　因此，它只適用于連續(xù)氣舉和無(wú)法下入封隔器的油井;半閉式管柱，帶有封隔器的管柱稱為半閉式管柱。

　　它既可用于連續(xù)氣舉，也可用于間歇?dú)馀e。

　　這種管柱雖然克服了開(kāi)式管柱的某些缺點(diǎn)，但對(duì)于間歇?dú)馀e仍不能防止大量注入氣進(jìn)入油管后，通過(guò)油管對(duì)地層的作用;閉式管柱，在半閉式管柱的油管底部加單流閥，以防止注氣壓力通過(guò)油管作用在油層上。

　　閉式管柱只適用于間歇?dú)馀e。

　　二、采油方式之無(wú)桿泵采油

　　一般將利用抽油桿柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的抽油設(shè)備統(tǒng)稱為有桿抽油設(shè)備(井?dāng)?shù)多規(guī)模大);凡是不用抽油桿柱傳遞能量，而是利用電纜或高壓液體傳遞能量的抽油設(shè)備統(tǒng)稱為無(wú)桿抽油設(shè)備。

　　利用抽油桿柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的井下螺桿泵裝置雖然也有抽油桿，但習(xí)慣上將其列入無(wú)桿抽油設(shè)備。

　　本文主要介紹潛油電泵、螺桿泵、水力射流泵和水力活塞泵抽油裝置、采油及工藝設(shè)計(jì)方法。

　　潛油電泵采油系統(tǒng)，潛油電泵采油系統(tǒng)主要由電機(jī)、保護(hù)器、氣液分離器、多級(jí)離心泵、電纜、接線盒、控制屏和變壓器等部件組成。

　　除了上述基本部件外，還可選用一些附屬部件，如單流閥、泄油閥、扶正器、井下壓力測(cè)量?jī)x表和變速驅(qū)動(dòng)裝置等。

　　該系統(tǒng)的工作原理是地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和電纜將電能輸送給井下電機(jī)，帶動(dòng)多級(jí)離心泵葉輪旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把井液舉升到地面。

　　潛油電泵系統(tǒng)部件有：電機(jī)、保護(hù)器、氣液分離器、電纜、控制屏、變壓器、接線盒、壓力傳感器、單流閥和泄油閥、扶正器。

　　螺桿泵(PCP，Progressing Cavity Pump)是以液體產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)位移為泵送基礎(chǔ)的一種新型機(jī)械采油裝置。

　　螺桿泵采油系統(tǒng)，螺桿泵采油系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)方式可劃分為地面驅(qū)動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩大類，而地面驅(qū)動(dòng)按不同驅(qū)動(dòng)形式又可分為皮帶傳動(dòng)和直接傳動(dòng)兩種形式，井下驅(qū)動(dòng)也可分為電驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種形式。

　　在整個(gè)螺桿泵采油系統(tǒng)中，地面驅(qū)動(dòng)發(fā)展較早、也較成熟，但是井下驅(qū)動(dòng)避免了地面驅(qū)動(dòng)扭矩的損失、設(shè)備也比較少，具有較高的采油效率。

　　地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵系統(tǒng)，地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵裝置是利用抽油桿傳遞地面電機(jī)的扭矩，帶動(dòng)井下螺桿泵轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)舉升原油。

　　就其驅(qū)動(dòng)方式而言，它是一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的有桿泵。

　　其裝置主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、聯(lián)接器、抽油桿及井下抽油裝置組成。

　　但隨著叢式井、定向井及斜井的日益增多，地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵開(kāi)始暴露出其缺陷，由于不斷的扭轉(zhuǎn)常使抽油桿接箍松脫，絲扣損壞，特別是在下泵較深，負(fù)荷較大的井中更為嚴(yán)重;另外，在叢式井、定向井和斜井中，常規(guī)的地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還要經(jīng)受抽油桿損壞和抽油桿與油管偏磨產(chǎn)生的漏失問(wèn)題，增加了油井因抽油桿失效所造成的損失，使油井作業(yè)費(fèi)用增加。

　　包括：電控箱、控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)、地面驅(qū)動(dòng)裝置、螺桿泵井口、抽油桿柱、輔助器具

　　井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵系統(tǒng)、多數(shù)井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵裝置其驅(qū)動(dòng)方式為電動(dòng)或液壓馬達(dá)，它是另一種形式的潛油電泵(無(wú)桿泵)。

　　其井下部分由電機(jī)、保護(hù)器和螺桿泵組成，潛油電動(dòng)螺桿泵井下機(jī)組主要由四極潛油電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、行星齒輪減速器、減速器保護(hù)器、螺桿泵組成。

　　地面電能通過(guò)電纜傳遞給井下電機(jī)，帶動(dòng)螺桿泵旋轉(zhuǎn)，將井液排到地面。

　　采用液壓馬達(dá)的井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵裝置主要用于油井測(cè)試過(guò)程中。

　　潛油電動(dòng)螺桿泵工作原理是動(dòng)力及引接電纜將電力傳送至井下潛油電機(jī)，潛油電機(jī)通過(guò)齒輪減速器和雙萬(wàn)向節(jié)驅(qū)動(dòng)螺桿泵在低速下轉(zhuǎn)動(dòng)，井液經(jīng)過(guò)泵增壓后，通過(guò)油管舉升到地面。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　選擇正確的機(jī)械采油方式是油氣井獲得長(zhǎng)期最佳效益的關(guān)鍵，而機(jī)械采油方式的確定必須以其適應(yīng)性評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)。

　　過(guò)去主要是基于經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的定性描述來(lái)選擇機(jī)械采油方式，具有一 定的主觀性和隨意性。

　　為此，提出將機(jī)械采油方式的適應(yīng)性評(píng)價(jià)視為多層次的模糊決策問(wèn)題，需要層次分析方法、模糊分析和相對(duì)比較法對(duì)其進(jìn)行適應(yīng)性評(píng)價(jià)。

　　要為機(jī)械采油方式?jīng)Q策的定量化、科學(xué)化和最優(yōu)化進(jìn)行深入研究。

　　地面采油設(shè)備節(jié)能方法

　　【摘要】隨著我國(guó)能源形勢(shì)的不斷加劇，研究石油石化企業(yè)自身的節(jié)能技術(shù)對(duì)于節(jié)能提效，節(jié)約企業(yè)成本具有重要意義。

　　本文從引進(jìn)節(jié)能型抽油機(jī)、研發(fā)新型電動(dòng)機(jī)、運(yùn)用節(jié)能電控裝置、提高泵效、加強(qiáng)抽油機(jī)井管理水平等方面展開(kāi)探索，介紹與歸納地面采油設(shè)備節(jié)能方法，旨在提升地面采油設(shè)備的節(jié)能效率，有效降低企業(yè)成本。

　　【關(guān)鍵詞】 采油設(shè)備 節(jié)能 方法

　　1、引言

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源供應(yīng)緊張，環(huán)境日趨惡化。石油石化企業(yè)作為能耗大戶推進(jìn)節(jié)能工作，減少污染排放力度，勢(shì)在必行。要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，必須要探索采油設(shè)備節(jié)能的方法。

　　它不但可以為企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還能帶來(lái)巨大的社會(huì)效益。我國(guó)油田經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的開(kāi)采，大部分油井自噴能力下降，采油進(jìn)入機(jī)械采油階段。油田機(jī)械采油由于在井下工具方面來(lái)探索節(jié)約能耗，發(fā)展空間有限。

　　故本文從地面設(shè)備層面探索節(jié)能方法，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、降本增效。

　　2、地面采油系統(tǒng)節(jié)能方法探索

　　機(jī)械采油系統(tǒng)高耗低效與技術(shù)裝備、生產(chǎn)管理與技術(shù)水平等因素有著很大貢獻(xiàn)，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能探索。

　　2.1 引進(jìn)節(jié)能型抽油機(jī)

　　“提高抽油機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能效率和管理水平是油田生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)”[1]節(jié)能型抽油機(jī)主要是通過(guò)改進(jìn)抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效的方法，優(yōu)化設(shè)計(jì)抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)，改變它的平衡方式，改變抽油機(jī)曲柄軸凈扭矩曲線的大小與形狀，使扭矩波動(dòng)趨向平緩，最終通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)的工作效率來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效。

　　異相曲柄平衡抽油機(jī)、直線電機(jī)式抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)和漸開(kāi)線抽油機(jī)等是常見(jiàn)的幾種節(jié)能型抽油機(jī)。

　　異相曲柄平衡抽油機(jī)屬于非對(duì)稱循環(huán)抽油機(jī)，下沖程時(shí)間短，上沖程時(shí)間較長(zhǎng)。

　　比如CYJlO一3―26B(Y)抽油機(jī)，它在沖次n一9min 時(shí)，沖程所耗時(shí)間都是3.55s;與之相比，CYJ1O一3―26B抽油機(jī)，沖程所耗時(shí)間都是3.33s。

　　假設(shè)兩者所需有用功一樣，前者光桿功率大約可以減少6%，這代表著效率明顯提高;直線電機(jī)式抽油機(jī)是在綜合游梁抽油機(jī)和無(wú)游梁抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上發(fā)明的，它通過(guò)直線電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有效簡(jiǎn)化了傳動(dòng)方式，運(yùn)用天平式方式改善平衡效果，達(dá)到減少能量損失、實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

　　“通過(guò)對(duì)韋8，韋5區(qū)塊調(diào)查對(duì)比測(cè)試，抽油機(jī)平衡運(yùn)行時(shí)節(jié)電達(dá)22%，所以抽油機(jī)調(diào)平衡是一項(xiàng)重要的節(jié)能技術(shù)措施�！盵2];雙驢頭抽油機(jī)設(shè)計(jì)源于常規(guī)型游梁式抽油機(jī)，在保持常規(guī)機(jī)優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新抽油設(shè)備，同時(shí)它具有節(jié)能、低沖次、系統(tǒng)效率高等優(yōu)點(diǎn);漸開(kāi)線抽油機(jī)與異相曲柄抽油機(jī)相比，它在節(jié)能效果上有了大幅提升，該抽油機(jī)曲柄軸凈扭矩曲線變化趨于平緩，有效消除了負(fù)扭矩，在同參數(shù)前提下，它的減速箱額定扭矩與常規(guī)游梁式抽油機(jī)相比，下降了30多，裝機(jī)功率大約下降了50，節(jié)電效果最為顯著，是未來(lái)抽油機(jī)運(yùn)用的方向。

　　2.2 研發(fā)新型電動(dòng)機(jī)

　　這種方法通過(guò)研究與改良電機(jī)特性，使之較好的與采油井自身狀況匹配起來(lái)，提升電動(dòng)機(jī)效率與功率因數(shù)。

　　常見(jiàn)的是采用高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)與超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)取代常規(guī)轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)。

　　Baldor公司研發(fā)的高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用到抽油機(jī)可以節(jié)電22.7，提高抽油機(jī)功率因數(shù)74 ;國(guó)產(chǎn)超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)有功節(jié)電率與之相比稍低一些，約為10.56，節(jié)電率是17.42 ，新型電動(dòng)機(jī)可以有效解決目前“弱馬拉大車(chē)”現(xiàn)狀，有效優(yōu)化采油設(shè)備運(yùn)行質(zhì)態(tài);

　　我們還可以采用節(jié)能配電箱達(dá)到節(jié)電效果，同樣在高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)并聯(lián)適當(dāng)電容值的電容器，也可以補(bǔ)償起動(dòng)時(shí)的無(wú)功功率。

　　它的優(yōu)點(diǎn)在于起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的端電壓不降低，有效起到減少起動(dòng)電流，但不減少起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以縮小起動(dòng)時(shí)間達(dá)到節(jié)電效果。

　　2.3 運(yùn)用節(jié)能電控裝置

　　節(jié)能電控裝置對(duì)于油田節(jié)能改造具有節(jié)能效果顯著、成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。目前常用的節(jié)能電控裝置主要有繼電接觸器、間抽控制器、變頻調(diào)速器等繼電接觸器。

　　繼電接觸器通過(guò)定子繞組間的切換，實(shí)現(xiàn)有級(jí)降壓節(jié)能;間抽控制器。抽油機(jī)一般按照油井的最大抽取量進(jìn)行選擇，造成很低的泵效，大大浪費(fèi)了電能。

　　間抽控制器運(yùn)用后，在油井出液量出現(xiàn)不足或者出現(xiàn)空抽現(xiàn)象情況下，它能夠自動(dòng)關(guān)閉抽油機(jī)，等待液量蓄積，在液面達(dá)到定量深度時(shí)，再自動(dòng)開(kāi)啟抽油機(jī)，能夠節(jié)省大量電能。

　　“隨著電力電子器件(包括半控和全控)的制造技術(shù)，交流電動(dòng)機(jī)的矢量變換控制技術(shù)，PWM技術(shù)及大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速日益成熟且成為交流調(diào)速的主流�！盵3]變頻調(diào)速器節(jié)能方式是抽油機(jī)節(jié)能電控裝置的發(fā)展方向，目前在我國(guó)一些油田得到了運(yùn)用。

　　我國(guó)大多油田表現(xiàn)出低滲、低孔、低壓的低滲透等特征，還有一些油井的地下滲透力達(dá)不到泵排量，針對(duì)這些特點(diǎn)最好辦法就是實(shí)施間開(kāi)制度，以提高抽吸效率，有效降低單位產(chǎn)量的能源消耗指標(biāo)，但這種方法會(huì)影響油田產(chǎn)油量，不能大規(guī)模實(shí)施。

　　抽油泵是一種柱塞泵，因此我們可以改變抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而使排量與油井滲透能力相適應(yīng)起來(lái)。在抽油機(jī)安裝變頻調(diào)速器具有顯示的優(yōu)越性。我們可以針對(duì)油井的出油量，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此來(lái)調(diào)節(jié)功率達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。而且隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速器性能將得到進(jìn)一步的提高，將會(huì)進(jìn)一步提升節(jié)能效果。

　　2.4 其他方法

　　我們也可以通過(guò)提高泵效實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

　　比如安裝氣錨可以有效提高泵的容積效率;研制安全有效的油管錨定工具來(lái)降低沖程損失;利用抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件與現(xiàn)有模擬試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)，以提升泵效實(shí)現(xiàn)節(jié)能;加強(qiáng)抽油機(jī)井管理水平也是有效的方法，我們要不斷強(qiáng)化抽油機(jī)保養(yǎng)制度，不斷完善抽油機(jī)管理制度，對(duì)抽油機(jī)井進(jìn)行定期檢查，以便在第一時(shí)間掌握抽油機(jī)運(yùn)行質(zhì)態(tài)，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)與更新，從而提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　抽油機(jī)節(jié)能方法探索是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的工作，需要我們?cè)趯?shí)踐中不斷探索，不斷引進(jìn)新工藝與新技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效，節(jié)約企業(yè)成本，同時(shí)也為我國(guó)節(jié)能減排工作做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[3] 丁宏，閆玉娟，張建強(qiáng)， 桑斌修.變頻調(diào)速器的應(yīng)用領(lǐng)域及變頻調(diào)速的節(jié)能分析[TM921.51]，2003年晉冀魯豫鄂蒙川滬云貴甘十一省市區(qū)機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(河南分冊(cè))

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