九年级科学 潜油往复电泵介绍课件 浙教版 课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,潜油往复电泵举升工艺技术研究,潜油往复电泵举升工艺技术研究,摘 要：针对常规抽油机存在的一次性投资大、能耗高和系统效率低等实际问题，研制了潜油往复电泵及地面数控装置。通过动力电缆给井下潜油直线电机供电后产生交变磁场，动子在交变磁场作用下带动抽油泵柱塞做上下往复运动，达到举升油的目的。与其它类型抽油机相比具有结构简单、占地小、节能高效、智能调参等优点。该技术的成功研究与应用，为油田探索出一条全新的举升方式，特别是在油田高含水开发期，有着十分重要的意义和广阔的应用前景。,关键词：潜油直线电机 节能 调参,一、前言,随着油田开发的深入，我国大多数油田都已进入开发的中后期，油井逐渐丧失自喷能力，机械采油已成为最主要的采油方式。据统计，我国的机械采油井约占油井总数的,90,以上。其中，由抽油机,抽油杆,抽油泵组成的常规有杆泵抽油井占,90,左右，产量占,75,以上。可见，“三抽”设备的质量、水平将直接关系到油田的产量和经济效益。但是，在油田开发难度日益增大的形式面前，常规有杆泵采油设备暴露出众多弱点：抽油机能耗高、系统效率较低，抽油杆和抽油泵也难以适应稠油、出砂、高含水等苛刻的开采条件。近几年，国内外相继研制开发了许多新型的抽油机、杆和泵设备，使得传统抽油设备的性能和适应性上有了新的突破。,一、前言,潜油往复电泵是潜油直线电机直接带动柱塞泵工作的无杆采油设备，它的出现是新采油技术的推进。,二、举升工艺比较,目前，现场应用最广泛的人工举升采油方式有：有杆泵、电潜泵、水力活塞泵、水力喷射泵和气举。各种举升方式具有不同的特点和适应性：有杆泵因其设备装置简单、操作方便、维护费用低、综合成本低而成为应用最广泛的人工举升方式；电潜泵排最大，地面设备向井下传递能量的方式简单，下泵深度可超过,3000m,，是高产油井及中高含水期油井提高排液量的适宜举升方式；水力泵采油具有泵挂深，排量调节控制方便，可利用液力起下和利用动力液携带热量，以及适应复杂井条件等优点，常被作为特殊井条件下选用的人工举升方式；气举是一种对油井适应性较强的人工举升方式，它的举升深度大，生产范围大，井下测试工艺简单，在地面气源充足时，是高油气比、高产深井及斜井的最佳举升方式。,二、举升工艺比较,20,世纪,80,年代以来，美国,API,的一批专家就各种人工举升方式对各种生产条件及其经济性提出了数十项适应性条件，进行了较为全面系统的定性或定量的评价比较。,各种举升方式对生产条件的适应性比较,从以上表中对比可看出，潜油往复电泵融合了有杆泵与电潜泵的优点，具有较高的技术含量和较优秀的适应性。,三、潜油往复电泵举升工艺特点,1,、电机本身的功率因数高，无须任何补偿措施。功率因数达到,0.91,以上，彻底解决功率因数调整问题。,2,、起动力矩大，是本电机突出的忧点之一，彻底解次,“,大马拉小车,”,问题。常规电机机从,0,转矩起动的，本电机从额定力矩启动，,1000,1500,米样机功率为,4.0,6.0kW,，较日前装机容量,22,37kW,小得多，而且启动无冲击电流，一台,50kVA,变压器可以带,5,10,口井，从而大大降低运行损耗，实现配电变压器的经济运行。,三、潜油往复电泵举升工艺特点,3,、本抽油机不存在发电现象。,4,、本抽油机系统调速容易，这是本电机的最大优点之一，调速比,1,：,10,，抽油机系统冲次完全适应产量的变化，冲次从,1,冲次变化到,12,冲次都很容易做到，将来做到自动调节冲次，适应不同产量的变化产能,/,能耗最优化。,5,、无抽油杆、消除了因杆磨损或脱扣带来的损失，可用更小尺寸油管。,三、潜油往复电泵举升工艺特点,6,、地面占用空间小，井口无泄漏、无噪音、日常管理简单。,7,、泵下机组的发热起到泵下加热作用。,8,、消除了抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩导致泵效低的问题。,四、潜油往复电泵举升工艺解决现有采油设备举升存在的问题,1,、机采系统效率偏低,油藏类型复杂多样系统效率水平差异较大,整装水驱油藏系统效率,28.4,，低渗透油藏系统效率小于,20,，泵挂大于,2500,米的有杆泵井系统效率,15.4%,。,四、潜油往复电泵举升工艺解决现有采油设备举升存在的问题,抽油机和地面设备节能技术研究不够、应用不足,修复电机占,40%,以上，每天多损耗电能,24,万,kW.h,稀土永磁电机,高压高转差电机,电磁调速电机,开关磁阻调速电机,应用,4328,台占,28.3%,效果参差不齐、选用缺乏标准,四、潜油往复电泵举升工艺解决现有采油设备举升存在的问题,高泵效工作周期短制约举升效率提高,研究及实践表明：高含水出砂油井中，抽油泵次高泵效工作期只有,3,到,5,个月，相对较短；而低泵效工作期,6,到,8,个月，相对较长，导致周期泵效低。周期泵效下降,5%,举升效率下降约,4%,。,四、潜油往复电泵举升工艺解决现有采油设备举升存在的问题,潜油往复电泵的运用对比,四、潜油往复电泵举升工艺解决现有采油设备举升存在的问题,2,、杆管偏磨腐蚀严重,抽油杆管更新率低,抽油杆更新率,5.2,、油管更新率,5.0,。东辛、现河分别有,40,、,50,的油井降低标准使用修复油管。,进入高含水开发期，腐蚀严重，加剧偏磨,偏磨工具无统一的质量标准,四、潜油往复电泵举升工艺解决现有采油设备举升存在的问题,3,、斜井、定向井增多，现有举升技术适应性差,有杆泵在斜井段中，井段斜率大于,40,度时，泵阀不能正常启闭，漏失严重，应用受到较大限制。杆管偏磨严重，免修期短。泵效低，一般低于,40%,，大斜度井免修期平均小于,90,天，系统效率低，平均小于,15%,。,四、潜油往复电泵举升工艺解决现有采油设备举升存在的问题,4,、低产低效井未能得到有效治理,供排不平衡,系统效率小于,10%,的井占总井数,15.3%,，产量小于,5m,3,/d,的低产能井,2000,余口，由于渗透率低、注水条件差或无注水条件，后续补充地层能量困难，使得地层压降快、油井产能相对于设备举升能力供液不足，不能实现供排平衡，进行高效举升。,电机匹配不合理,平均电机负载率,30.73,，低渗透油藏电机负载率,27.67%,，远离电机高效运行区间，效率低、能耗高。,小排量抽油泵泵效和举升效率低,抽油泵结构的限制，相对油井产能泵径规格配置偏大，参数设计不合理。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,1,、潜油直线电机,潜油直线电机除有效节能外，还可实现：冲程长度、上冲次行程时间和下冲次行程时间分别连续可调，换言之，潜油直线电机可以方便地实现下述三种抽油作业程序：任何冲程长度条件下，完成上行程快、下行程慢，简称上快下慢运动形式。任何冲程长度条件下，完成上行程慢、下行程快，简称上慢下快运动形式。任何冲程长度条件下，完成上、下行程同速的运动形式。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,潜油直线电机最大的特点是可以实现长冲程（,8,米以上冲程），低冲次（少于,1,次,/,分），并且上冲程长度、下冲程长度、上冲次时间、下冲次时间分别连续可调，是现代采油工艺学梦寐以求的最佳运动控制形式。,但是，潜油直线电机在推广应用过程中，由于设计者对无杆采油设备的井下应用技术缺乏，造成许多影响使用的不利因素。我们对此作了以下重大改进：,整体密封技术；,引接电缆连接技术；,电机绝缘和散热技术；,高温不退磁技术。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,根据下泵深度,L(m),和地面油管回压计算总扬程,L,总,，再根据所选的泵径，查找在,“,不同泵径下所需的推力,”,，计算出总推力,F=,（,L,总,/1000,）,推力,/1000,米,电机,功率,P=1.134,10-4QL,总,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,2,、抽油泵,与潜油直线电机匹配的抽油泵也是至关重要的，现有的系统只是简单的把常规抽油泵倒置使用，如图：,其工作原理是推杆下行时，柱塞与泵筒环形空间增大，井液从底部吸入。推杆上行时，柱塞与泵筒环形空间减小，井液克服油管液柱压力顶开上部凡尔排出，此时受力最大，可达,3,5,吨，对推杆及电机动子的压稳性是一重大考验，不适宜长冲程。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,我们现改进型抽油泵如下,(,如图,),：,本抽油泵为动筒式，采用柱塞窜联，上柱塞为小截面，下柱塞为大截面。上柱塞起密封作用，上、下柱塞形成的环形空间为工作腔。其工作原理是推杆下行时，柱塞与泵筒环形空间减小，井液克服油管液柱压力顶开上部凡尔排出，推杆上行时，柱塞与泵筒环形空间增大，井液从底部吸入。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,其系统受力与上述泵相反，改善了受力条件，具有的优点是：,不存在推杆及电机动子的失稳，可适应长冲程；,泵的工作环形空间是由上、下柱塞形成的，选配常规柱塞可形成不同环形截面积，可配成较小的泵，比如,51,和,44,可配成,26,的泵，,32,和,28,可配成,15.4,的泵。这就有效地解决了“抽油泵结构的限制，相对油井产能泵径规格配置偏大，参数设计不合理”的问题。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,根据提供的油井产液量，确定抽油泵泵径：,抽油泵的理论排量,Q=,KSn,式中：,Q,泵的理论排量，,m,3,/d;,K,排量系数,S,光杆充程，,m;,n,充次，,min,-1,。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,排量系数（,K,值）表,参 数,排量系数,K,值,泵径，,mm,28,32,38,44,51,56,排量系数,K,0.8864,1.1578,1.6330,2.1888,2.9417,3.5467,一般泵的理论排量,Q,是油井产液量的,1.43,1.67,倍。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,确定下泵深度,L(m),：,计算公式,:L=Q/J+L,静,+h,沉,式中：,L,下泵深度,m;,Q,产液量,t/d;,J,采油指数,t/dm;,L,静,静液面深度,m;,h,沉,沉没度,m,（,此为该地区的经验值，为保泵效在,60%,以上所需要的沉没度）,。,3,、潜油电缆,电缆型号可以根据井底温度、电机功率、电压和电流进行选择。,电缆的压降损失和功率损失。,U=3 IL(,cos+Xsin,),P=3I2R10,-3,式中：,U,电缆压降损失，,V;sin,无功功率因数；,I,电机额定电流，,A,；,cos,功率因数；,L,电缆长度，,m;R,电缆的内阻，,；,导体有效阻抗，,/km,；,P,功率损失，,kW,。,电缆的长度根据泵挂深度确定（包括连接部分）。潜油直线电机的额定电压和电流较小，可选用,10,12mm,2,的潜油电缆。,五、潜油往复电泵的举升工艺配套,六、潜油往复电泵的技术改进方向,为朝着高效、节能的目标发展，潜油往复电泵应适应各种井况要求。开发大推力，长冲程潜油直线电机；潜油往复电泵的座封技术，实现无油管采油！,各种举升方式对生产条件的适应性比较,各种举升方式对生产条件的适应性比较,改进型抽油泵,