永磁电潜泵助力稠油开发提掖增效

时间:2021-04-19 14:53 来源:《石油与装备》4月 作者:朱真民 胜利油田


 近几年来,随着国内老油田不断开发,深井、定向井、水平井数量增加,难动用储量区块及高粘稠油井、高含砂、含腊、含气原油井的数量逐年增多,给有杆泵采油系统带来了较多问题,如在深井、定向井、水平井中杆管偏磨更加严重,在高粘稠油井中造成抽油杆下行困难、断脱等现象时有发生,而潜油泵采油系统由于没有抽油杆不存在杆管偏磨问题,其中螺杆泵是一种容积式泵,石油开采过程中不会出现砂卡、结垢、气锁等现象,因此潜油泵采油系统将逐渐成为油田开发的主要装备之一。潜油电机是潜油泵系统的动力机,是保障机组正常运转的关键,也是主要的能耗设备之一,其性能直接影响潜油泵机组及至电泵井的质量和使用寿命,同时也影响到原油产量及各项采油成本。

永磁电机特别是稀土永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点,因而广泛应用于石油开发行业。它与传统潜油电机相比,具有电机效率高、功率因数率、系统效率高、故障率低等优点。应用永磁潜油电机,可以有效改善潜油电机性能,提高潜油泵采油系统效率。目前,永磁潜油电机主要有驱动离心泵用的调速潜油永磁同步电机和驱动螺杆泵用的低速潜油永磁同步电机两种,起动方式有变频起动和工频起动两种。
 
潜油永磁同步电机驱动潜油泵系统
 
离心泵、螺杆泵的结构形式和工作原理决定了其工作转速,离心泵需要在高转速下工作(约3000r/min),而螺杆泵在低转速下工作(一般在0-500r/min)。潜油永磁同步电机直接驱动离心泵或螺杆泵,因此对应开发的潜油永磁同步电机有高速(磁极数少)和低速(磁极数多)两种,潜油永磁同步电机置于井下机组的底端,依次与保护器、连接器、潜油泵自下而上同轴连接,电缆将电流输送给潜油泵电机。工作时,由地面控制柜控制潜油永磁同步电机,对其进行无级调速,使其以需要的转速运行,直接驱动离心泵或螺杆泵进行采油。这种直驱采油模式(特别是直驱螺杆泵)无需抽油杆和机械减速装置,提高了系统效率,降低了能耗,节约了成本,具有结构简单,安装维护方便,工作安全可靠等优点。
 
潜油永磁潜油泵系统应用

2020年,胜利油田孤东采油厂先后引进应用潜油永磁潜油泵系统,并在红柳油田和孤东油田推广应用潜油永磁潜油泵系统10口井,并取得了良好的提液增效应用效果。

针对垦东HLKD52N36井生产层NGS43+4,边底水活跃,属于一线井,地层供液能力强,一直高含水生产,经济效益较差等存在的问题。采油厂技术人员提出采用潜油永磁潜油泵系统替代传统的游梁式抽油机装置采油工艺,结合该井静态资料、动态资料及同层井的生产状况,决定在该井大胆应用电潜泵提液技术,电潜泵能够放大油井生产压差,大幅提高油井产液量,以达到提液增油的目的。

同时,考虑红柳垦东馆陶组稠油单元HLKD52N36井10年未防砂及地层亏空情况,为保障电潜泵长效高效提液,决定实施换绕高充防砂措施。施工过程中,紧盯现场不放松,重点做好绕丝高充、下电泵的跟踪指导,确保各道工序达到设计要求。在实施换绕高充下电潜泵后效果显著,该井开井当日即见油,平均日增液336.6方,日增油5.1吨,提液增油效果显著。
针对高含水井孤东GO6-22-454井产油量低(日产油仅1.6吨)、油井采出液含水高、油井效率低、生产成本高等问题,为了最大限度挖掘剩余油,提高油藏经营水平,采油厂技术人员进行调查研究后,提出采用潜油永磁潜油泵系统替代传统的游梁式抽油机装置采油工艺的技术方案,于2020年11月上旬对孤东GO6-22-454井实施补孔测压地填下绕循环充填下永磁电潜泵后开井,截止目前,日产液277立方米,日产油15.5吨,日增油14.9吨,提液增油效果显著。
 
节能挖潜效果显著
 
潜油永磁潜油泵系统现场试验应用实践证明,传统电潜泵电机均为三相鼠笼异步电机,一直存在耗电量大的问题,制约了效益的进一步提升,而应用永磁电潜泵系统不仅可以提升油井产液量,提高油井日产量,而且可以提升油井系统效率,进一步降低单井电耗,具有了明显的节电效果,实现机采系统节能降耗。

 现场应用结果表明,永磁电潜泵电机作为一种新型节能电机产品,它由高性能永磁材料设计的永磁同步电机,与三相鼠笼异步电机相比,具有功率因素高,温升低,效率高,损耗少,长度短、通过性好,且运行平稳,对保护器及泵的振动影响较小,节能效果好等优点。同时,该潜油永磁潜油泵系统配套采用变频启动,便于控制液量,方便根据单井供液情况进行调频控制,可有效避免常规电潜泵依靠油嘴控制液量现象发生。从目前应用情况来看,同等条件下,永磁电潜泵与常规电潜泵相比百米吨液耗电降低50%~60%,目前采油厂使用电泵排量大都在300至400立方米之间,按照平均单井每天耗电2000千瓦时,单井每天可节电1000千瓦时,节能挖潜效果显著。

结束语

潜油永磁潜油泵系统是在传统潜油泵采油系统基础上新开发的一种高效节能新产品,它的开发应用为深井、定向井、水平井,及高粘稠油井、高含砂、高含水、含腊、含气原油井等低效井的高效开发生产,提高举升效能,有效提升生产效益,实现油井机采系统节能降耗,提供了一种新的利器,具有良好的推广应用前景。
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