海上油井的气举-电泵组合举升耦合模型研究

为了充分利用海上平台的气源进行海上深井的开发,引入了气举与电潜泵组合举升系统(GL-ESP系统)。以油藏流入动态和多相流动模型为基础,建立油藏、井筒、GL-ESP系统耦合数学模型,并针对GL-ESP组合举升管柱结构,以压力节点分析为基础,提出潜油电泵工作参数和气举工作参数协调工作的一体化设计方法。利用该设计方法进行实例模拟分析,计算并比较了GL-ESP组合举升与单气举、单电泵举升时的注气量、电泵级数、电泵功率及电泵下深等参数。计算结果表明:GL-ESP组合举升可以大幅度减少电泵级数、降低电泵功率并增加油井产量。GLESP系统通过改善电泵工作状况进而充分发挥设备举升能力,可以充分挖掘油井潜能,对于海上深井的开发具有重要意义。     

浅析潜油电泵电缆选择的影响因素与方法

潜油电泵电缆是电潜泵井举升系统必不可少的组成部分,同时又是电潜泵井举升系统中的薄弱点。合理地选择潜油电泵电缆对提高电潜泵井的运行寿命与油田的检泵周期有重要的意义。本文介绍了潜油电缆的结构,影响潜油电泵电缆选择的主要因素以及潜油电泵电缆的选择方法。     

Agadem 区块潜油电缆连接改进及应用

本文针对Agadem区块采用潜油电泵举升工艺,潜油电泵动力电缆与引接电缆对接处为潜油电缆的薄弱环节。由于油藏温度高,原油凝点和气油比高,潜油电泵泵挂较深,潜油电缆对接处电流击穿故障为该区块检电泵作业的主要因素。近几年来的效果跟踪,现场通过应用一体化动力电缆和优化动力与引接电缆连接工艺,可以消除该薄弱环节,并提高其使用寿命。改进后的电缆连接工艺取得了显著效果,为潜油电泵电缆连接处击穿问题提供了一种解决方法。     

海上大液量井电泵气举衔接式采油系统设计

针对潜油电泵检泵周期短、修井周期长,严重影响海上这种单井产量高且生产井少的油田产量这一生产技术难题,引入Hubert提出的潜油电泵与气举组合举升的思想,采用一趟管柱下潜油电泵与气举两种工艺进行衔接式生产,提高油井开采时率。依据相同排量条件下气举注气点深度与潜油电泵泵挂之间关系,提出了气举在上、电泵在下的常规管柱和电泵在上、气举在下的Y型管柱：并以油气水三相流入动态模型为基础,正确预测电泵井与气举井井筒压力温度剖面,建立了潜油电泵节点系统设计方法以及变地面注气压力法设计气举阀分布。海上某井实例模拟分析证实了潜油电泵与气举可采用同一油管柱,且当地层参数改变时,可择优选择其一系统工作,较好的保证了生产的连续性。对于海上同一平台既有电泵井又有高压气井解决类似的问题具有重要的现实意义。     

潜油电泵井能耗预测方法

在总结原油粘度影响因素的基础上,根据现场油品试验得出温度、含水率和粘度关系公式,利用总结出的粘温关系式,计算了潜油电泵井系统的能耗,编制了电泵耗能程序,对影响潜油电泵系统和耗能的参数进行了校正。经过与油田现场的实测耗电量对比,认为该套计算方法可为潜油电泵耗能计算提供重要的依据,同时也为电泵系统能耗需考虑的因素和计算流程提供一定的参考。     

基于电参数的潜油电泵井动液面计算模型

针对目前潜油电泵井动液面实时监测困难,影响生产效率与效益的问题,基于潜油电泵井生产系统的构成和机采设备的工作原理,考虑油套环空中液面以上气体的热辐射、液面以下液体的热传导作用和电机、电缆发热等影响,建立了"四段法"潜油电泵井井筒流体温度计算模型;研究分析了实时监测的地面电参数与潜油电泵输入功率、泵有效举升高度、泵吸入口压力的内在关系以及潜油电泵的工作特性,推导了基于地面实测电参数的潜油电泵井动液面计算模型。现场17口油井资料计算分析结果表明:模型准确度较高,井筒流体温度的平均相对误差为8.75%,动液面的平均相对误差为6.98%。该方法能够实时准确地计算潜油电泵井动液面,为潜油电泵井智能化管理和实时优化调整提供理论和技术支持。     

稠油潜油电泵工作寿命影响因素分析及治理

针对塔河油田采油二厂稠油潜油电泵工作寿命短的问题,通过对躺井电泵进行拆检分析,结合稠油物性、实测温度场数据及前期电泵系统的技术参数,查找出造成稠油潜油电泵短寿的6个因素为:电泵系统耐温不足、保护器稠油适应性差、离心泵轴系结构缺陷及强度不足、选型设计不合理、电泵系统散热差及稀稠油混配效果差。通过潜油电泵机组技术改进、电缆改进、电泵配套优化及电泵举升配套工艺优化4个方面对稠油潜油电泵系统进行了优化改进,稠油潜油电泵躺井率、故障停机井次大幅度下降,工作寿命明显提高,为油田的正常生产提供了保障。     

潜油直驱螺杆泵井下工况监测系统研究

以潜油直驱螺杆泵为代表的无杆举升技术的应用范围越来越广,但是潜油直驱螺杆泵难以检查运行状态,导致运行成本增加。为此,设计了潜油直驱螺杆泵井下工况监测系统。该系统可监测井下的温度和压力信息,提前发现系统故障,保证系统的正常运转,并为故障诊断提供依据。工况监测系统采集井下的温度压力信号,将信号调制后采用电力载波的方式通过动力电缆将信号传递到地面,并解调显示在地面设备上。试验中井口显示的数据与实测数据误差在1%以内。该系统可以准确监测到井下信号并且可以正确地在井口显示,为潜油直驱螺杆泵的稳定运行提供了保证。     

喷射泵—电潜泵接替举升深抽工艺技术研究

针对潜油电泵在开采高粘、低渗、低液面油井上出现的欠载、过载引起电机频繁烧机等问题,研究了利用电泵开采高粘、低渗深井的一种新的举升工艺,即喷射系一电潜泳接替举升深抽工艺。介绍了该工艺的工作原理和理论推导,概述了与之配套的反循环喷射系的研究情况和室内试验情况以及该工艺的优点,指出该工艺技术为油田稳产增产提供了一种强有力的举升技术。     

喷射泵-电潜泵接替举升深抽工艺技术研究

针对潜油电泵在开采高粘、低渗、低液面油井上出现的欠载、过载引起电机频繁烧机等问题,研究了利用电泵开采高粘、低渗深井的一种新的举升工艺,即喷射系一电潜泳接替举升深抽工艺。介绍了该工艺的工作原理和理论推导,概述了与之配套的反循环喷射系的研究情况和室内试验情况以及该工艺的优点,指出该工艺技术为油田稳产增产提供了一种强有力的举升技术。     

油井气举-电泵组合举升运行参数的联调优化

为了解决气举-电泵组合举升配产过程中由于低效工况造成的生产不协调问题，通过研究油井流入动态、井筒多相流动特性、举升工艺的运动学及动力学特征，以及相互之间的能量作用关系，建立了气举-电泵举升耦合数学模型。基于节点分析的方法，通过对油井工况进行分析，在此基础上形成了不同配产目标下气举-电泵组合举升运行参数的优化联调方法，给出了不同配产条件下的电泵和气举优化运行参数。计算结果表明，在气举-电泵组合举升系统出现低效工况时，可以利用采集的生产动态数据进行工况分析，结合分析的量化结果在产量变化时进行参数调整决策，科学设计气举-电泵井的频率-注气联调方案，实现油藏、井筒、双举升设备的协调工作，在不动管柱作业的情况下达到组合举升油井的高效运行。     

射流增效技术在文留油田的应用

为解决文留油田高气油比电潜泵井泵效低的难题,开发了射流增效技术。该技术基于垂直多相管流理论,利用射流混合管控制井筒中油气水多相流动的流型来减少能量损失,有效提高电潜泵井的举升能力。射流增效技术在文留油田6口井上的应用结果表明,工艺成功率100%,工艺有效率100%,平均单井日增液13.5 m3、日增油2.64 t,平均提高泵效16.8%。该技术为提高高气油比油井举升效率提供了新的技术手段。     

ESP与TCP联作不压井修完井工艺

ESP(电潜泵)举升和TCP负压射孔工艺在油田修完井中是相对独立和成熟的技术,以前的完井方式两者是分开施工的,即先进行TCP负压射孔作业,然后进行压井,最后下电潜泵完井。这种常规的修完井工艺,不可避免会对油藏造成一定伤害,作业时间长、成本高。为解决这一矛盾,提出了ESP举升和TCP负压射孔联作的新修完井工艺。该工艺措施把2种工艺有机地结合起来,取消压井这一中间环节,最大限度地保护了油藏、减少了作业时间、节省了作业费用。新修完井工艺措施已在涠洲油田修井作业中成功运用,效果显著。     

双电潜泵抽油耦合模型及参数优化

为突破单电泵举升能力的上限,满足深井开采的要求,充分发挥油气井潜能,提出双电潜泵耦合举升技术,通过双电潜泵之间的协调配合,充分发挥双电潜泵的举升能力。通过对油层流入动态、井筒多相流动、举升工艺的运动学及动力学特征以及相互之间的耦合作用关系研究,建立一个双电潜泵抽油耦合数学模型,并以系统效率和产量最大为目标,利用节点分析的方法求解油井供排协调下的双电潜泵生产工作参数。在此基础上,编制了双电潜泵组合举升工艺参数设计软件,通过实例计算,对双电潜泵接力举升系统和单电泵抽油系统的电泵级数、泵功率、系统效率、最大产液量进行了对比分析。研究结果显示,双电潜泵接力举升可以降低单电泵的举升压力从而降低电泵级数和泵功率、提高系统效率;可以充分发挥两个电泵的举升能力,增加油井产量,充分发挥油井潜能,对于深井开采的双电潜泵选型设计具有重要的理论指导意义。     

基于振动信号分析的电潜柱塞泵故障诊断方法研究

振动信号能够全面反应电潜柱塞泵的运行工况,在电潜柱塞泵的故障诊断中,针对不同工况下的振动信号进行分析尤为重要。提出了一种基于振动信号分析的电潜柱塞泵故障诊断方法,采用改进的隐层神经元数变动的神经网络系统,根据不同情况选择不同节点数,使其达到提高诊断精度及缩短诊断周期的双重要求。对电潜柱塞泵正常运行以及动子不平衡、动子机械磨损运行时的振动信号进行分析研究,利用小波包提取振动信号的能量特征,利用神经网络识别故障。现场试验结果表明,网络训练后实际输出达到允许误差范围,网络测试结果也能与实际状态相对应。该方法能够对电潜柱塞泵进行有效、准确的故障诊断。     

潜油电动机启动过程对油管的振动影响分析

潜油电动机启动过程会引起举升油管的扭转振动。建立了电潜泵和油管柱组合系统较精确的振动模型,通过构建潜油电动机启动过程的仿真模型,得出不同工况下举升油管的运动规律。实例仿真结果表明,潜油电动机启动时冲击电流会达到稳态电流的20倍左右;同时表明,潜油电动机启动过程中,油管的转角始终处于上升阶段,当电动机稳态运行时,油管转角先处于上升阶段,然后做类似正弦波的周期运动,且在每一个振动周期中转角的最小值为一定值。     

潜油电泵高效运行的途径

潜油电泵高效运行的主要途径是：①根据油井流入特性，优化设计潜油电泵的抽吸参数，使油井的供液能力与泵的排注液能力匹配；②采用变频调速器，改变潜油电机的转速，进而改变电泵的特性，达到供采平衡；③采用可调油嘴改变电泵的管路特性，以改变其抽吸参数和工况点，使电泵在高效区运行。实践证明，采用此方法后，可确保潜油电泵在高效区运行，不仅提高了系统效率，增加了产液量，而且还节省大量电能，延长了潜油电泵的寿命。     

潜油电泵井系统的优化设计

潜油电泵井系统由油井、潜油电泵机组和管路三个子系统组成，三个子系统既有区别又相互联系。对潜油电系井系统进行优化设计应以系统效率最高为目标函数，综合考虑油井、潜油电泵机组和管路三者的相互关系，通过优选泵型、级数和电动机型号等使潜油电泵井系统效率达到最高和节能。最后给出了优化设计的具体方法及两口井的设计计算实例。     

大斜度井电泵举升管柱扶正器间距的计算

电泵举升管柱加装扶正器可保持油管和套管之间的合理间隙,防止电泵电缆遭到挤压和磨损。扶正器的安装主要依靠经验判断,缺乏理论依据和计算方法,既增加了生产成本,又增大了井下事故的风险。在综合了井眼轨迹、油管柱内外液体密度、扶正器和套管内壁摩擦、管柱自重、油/套管几何参数等因素对管柱受力和变形影响的基础上,结合现场生产实际工况,运用微元法建立了大斜度井三维井眼电泵举升管柱力学模型,实现了不同工况条件下油管柱的受力与变形分析计算;结合两扶正器之间油管横向变形计算模型,建立了油管扶正器间距的计算模型,并开发了计算机辅助分析计算软件;通过实例验证了油管扶正器间距计算模型的可靠性。研究结果对于扶正器现场安装具有一定的理论指导意义。