组合举升系统的研究以及在油田中的应用

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  [摘 要]目前在油田中推广的采油方式主要是单一采油方式,偶尔也会采用气举或者抽油机。但是抽油机单抽的方式存在一定的缺陷,比如说产量比较低,这往往要受到下泵的深度和抽汲参数的影响。要想实现产量的增加,就必须要对各种采油方式进行综合的评价和比较,只有在采油方法上采取组合的方式,才能实现下泵深度的增加,并在最大程度上改善抽汲情况,增加整体产量。一般来说,具体的组合方式有电潜泵——气举、射流泵——有杆泵、有杆泵——喷射泵。本文针对这些不同的组合,进行工作原理特点的具体介绍。
  [关键词]组合举升;工作原理;工作特点;具体应用
  中图分类号:TE355.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)31-0391-01
  前言
  组合举升系统是将采油的各种方式综合起来的一种系统,是在对不同采油方式的优缺点进行比较的基础上,将不同的采油方式组合起来,实现缺点的互补,以达到最佳的目标,促进产量的增加。本文将具体分析不同组合方式的工作原理和特点,在具体实践方面也提出相应的建议。
  一、 电潜泵——气举的组合举升
  这种组合方式一共包括两个子系统,一是电潜泵子系统,二是气举子系统。电潜泵单抽时将重点放在气体和原油的分离上,通过分离实现气体的排出,要想实现这种运作效果,目前国内的油田一般会选择在泵的下端安装分离器,最终提高电潜泵的运行效率。但是该系统在被排出气体的利用方面存在着一系列的问题,能量的不充分利用会造成资源的浪费。这种功能上的缺陷通常需要一定的解决措施,在实际应用中往往可以通过另一个系统的存在来实现互补,这个系统就是气举子系统。两个系统的相互组合能实现地层气的重新经由油管上部的气举阀重新注入,在相同的时间内实现向油管内注入气体的操作,该操作主要利用的是地面的高压装置。这一系列操作实现之后,油田的泵沉没度能得到最大程度的实现,最终增加油井的总体产量。
  电潜泵——气举组合的方式能满足任何一个单一系统所不能满足的需求,具体来说如下: ①两个系统进行组合之后,总体的运行功率一般情况下会小于任何一个单一系统的单独功率;② 两个系统的相互帮助一定程度上能保障整体运营的稳定性,一旦某一子系统因为某种原因而不能工作时,另一子系统还可以正常运行,实现生产的总体连续性;③ 因为协调机制的存在,两个子系统可以根据自身的需要,调整始终保持最优状态,争取最大的产量。
  针对这一组合方式的功能研究,学界出现过很多相关的专业书籍,其中陈维、李颖川曾经在书中具体提出了举升方式在艺术设计方面的总体思路,同时也给出了具体的方法策略,最为成功之处是该方法在重庆气矿投入了具体的使用,并得出了一定的科学结论:电潜泵用量是单一电潜泵举升的47.2%,运行功率方面的比例是46.9%。
  杨志和赵海洋等人在《电潜泵——气举工艺设计研究》一书中经过科学的分析研究表明,如果将电潜泵排量保证在一个固定的数值范围之间,同时实现举升压头的不变,在这种情况下,组合举升系统可以实现电泵下泵深度的6000m甚至大于6000m 的更高水平。该工艺研究的结果对于提高原油的总产量产生了一定的指导作用。
  陈维和刘竟成的书主要着眼于各种不同的组合举升系统的优缺点,总结出最佳的组合方案,虽然采用较小的泵级数和泵功率,但能实现将地层的水引到地面上来,并将这种情况使用于油井的生产。
  苏剑红和刘永辉等人在分析研究的基础上,形成了《海上大液量井电潜泵——气举联合生产系统》一书,书中对组合举升系统在海上这一特殊应用环境下的具体运用做了详细的介绍,该组合在应用的时候可以降低电潜泵的功率需求,从而对检泵周期进行延长。海上某一井在实际应用该理论之后,得出的结论是:电潜泵在组合举升的系统中,级数要比单一电潜泵系统减少23.9%,总功率的减少达到了22.6%。
  二、射流泵——有杆泵的组合举升
  和上一个举升系统一样,该组合举升系统也包含了两个不同的子系统——射流泵子系统和有杆泵子系统。其中的有杆泵在单抽作业的时候往往会产生一系列的问题,比如损失大,容易发生抽油的事故和高额的维修费用等等,这些问题的存在使得单一的有杆泵系统在使用的过程中有较大的弊端。为了解决这一问题,有杆泵和射流泵结合起来使用是一个很好的办法。在组合作业的过程中,有杆泵可以顺利地实现地层产液的举升,同时也能举升射流泵乏动力液,对这两种液體的举升可以保证产量不变的前提下,实现抽汲参数的增加。
  该系统具有很多方面的特点:① 由于是组合举升的系统,因此在投资费用上尤其是第一次的投资费用上要高于单一的有杆泵单抽;② 组合举升系统耗电的总量也要比单一系统多;③不同的举升组合有不同的适用条件,关于该组合的适用情况,一般来说对于动液面较深的油井有更高的使用效率,而动液面浅的油井并不十分适用或者会产生使用效率较低的结果。
  李崇志和祝桂波在《射流泵和有杆泵组合之后的举升功能的比较与分析》一书中提到了该系统的系统参数优选情况和标准,并给出了详细具体的步骤,除了理论上的创新,还进一步将该理论基础上得出的结论应用到某一个油井之中进行实例分析。实验应用的结果表示,组合举升系统在抽油杆的使用寿命上与单独有杆泵系统相比有更大的优势,在优化减速箱齿轮运转条件的同时,还实现了抽油杆泵效的提高,这些都大大实现了抽油机功率损耗的整体降低,同时促进了油井产量的大量增加。
  三、有杆泵——喷射泵的组合举升
  该系统不同于以上两个组合,其一共分为三个组成部分,包括有杆泵、喷射泵和封割器。在具体的应用操作程序上,一般情况是有杆泵在上的同时,实现喷射泵在下的组合方式。喷射泵的循环系统采用的是开式循环系统,在该循环系统下,动力液的一般会从环形空间注入,一般会在油管内和液体混合之后从地面排出,也就是反循环的程序;有杆泵的运作主要依靠地面动力装置产生的高速旋转来实现,这种运动会通过一定的渠道使得曲柄轴做低速运动,并最终实现抽油的过程。
  现阶段存在的有杆泵举升系统在需求的满足上面还存在很多不足,而上述的组合举升系统可以在深井、超深井等开采过程中实现一系列操作,并弥补每个单一的系统带来的应用性问题。李晓军和曲占庆等人曾经在《有杆泵——喷射泵组合应用技术研究》一书中提到了该系统的详细设计步骤,经过一定程序设计出来的系统可以有效提高有杆泵的泵效,实现抽汲效果的跨越。在经过科学的研究和分析之后,专业人士得到的结论是:在泵入口压力不同的情况下,抽汲能力也会有所不同,一般来说有杆泵的抽汲能力比正常的射流所要高。由于抽油泵的抽取不是连续的而是间断的,因而在举升过程中,很多生产参量都具有不稳定的特点,也正是由于这些波动的存在,会使得产量受到脉冲的影响。该书中对于这一影响产生的具体原因和作用条件没有做具体的分析,但是这也对之后的研究提出了方向。
  结语
  现阶段国内为有很多关于组合举升采油方式的研究,这几种不同的组合方式经过试验和实践都能够实现提高原油产量的最终目标,这就证明了组合举升采油方式有利于增加油井的总体产量。随着我国油田开采进程的不断深入,单一举升方式已经不能满足快速发展的需求,这会促使组合举升方法的普及。在对以上不同的组合举升系统研究的基础上,能总结出各自的优缺点和特点,为之后油田的实际生产提供不同的选择方案。
  参考文献
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