永磁电机电潜泵技术在渤海油田的研究与应用

海上油田机采井占生产井总井数92%,其中电潜泵占机采井比例高达98%。随着岸电的加快应用,有效降低平台电负荷成为海上油田高效经济开发的重要手段。与常规电潜泵不同,永磁电机电潜泵的电机定子采用永磁体制成,不需要励磁,在结构和耗电上有较大优势。文章系统分析了永磁电机电潜泵的功率因数高、起动转矩大、温升低、体积小等技术原理和特点,并结合海上油田永磁电机电潜泵的应用情况,总结永磁电机电潜泵应用效果。     

基于流固耦合的单螺杆泵联轴器受力分析

本文针对单螺杆泵的联轴器及其与过渡接头相连的螺栓、键的应力分析研究。采用一种新型的模型构建,并基于流固耦合理论,对联轴器进行了流场仿真并得到静力学的响应求解,然后进行了各部分的强度校核。结果表明：中间轴应力集中在叉头和十字轴外圈接触处;十字轴应力集中在轴与轴肩的连接处;叉头应力集中在叉头根部和头部轴孔处;螺栓应力集中在螺栓头处,联轴器的中间轴、十字轴、叉头、与过渡接头相连的螺栓及键全都符合强度要求。本研究为联轴器的优化设计及稳定性、可靠性设计提供理论参考。     

潜油电泵用气液分离器两相流性能仿真研究

潜油电泵用旋转式气液分离器具有分离效率高、结构紧凑等优点,并广泛应用于含气油田油井的开采。利用CFD技术对分离器内流流道进行了数值仿真,获得了气体分数在流场内的分布情况,以及压力场和速度场,结果表明CFD计算结果很好地诠释了气液分离器的分离机理和内流道两相流的流动情况,为分离器的优化设计和改型设计提供了一种科学的计算工具。     

交变拉伸载荷下油管丝扣密封性能研究

针对高压注入井油管在服役环境下长期承受交变拉伸载荷作用存在泄漏风险的问题,通过搭建交变拉伸载荷下油管丝扣密封性能测试试验平台、优选试验设备及制定合理的试验步骤,对平扣、BGT扣、FOX扣油管试样在10~50 t拉伸交变载荷下的密封性能进行了模拟。模拟结果显示:对3种扣型油管试样施加同等拉伸载荷,其密封性能随交变次数增加而降低,降低幅度为平扣>BGT扣>FOX扣;50 t拉伸载荷施加5次后,3种扣型油管试样的密封性能分别为5.67 MPa、32.69 MPa、73.67 MPa。研究表明,平扣无法满足注入井的密封要求,BGT扣及FOX扣具有较好的适用性。研究结果为注入井油管扣型选择提供了依据。     

不同级数电潜泵失速演化及级间差异性研究

当电潜泵在小流量工况下运行时会出现失速现象,并出现一系列的负面影响,严重影响机组的安全性和稳定性。为了研究失速工况下电潜泵内部的旋涡演化及其级间差异性,文中对单级、两级和三级电潜泵进行数值模拟研究,重点讨论了设计工况、临界失速及深度失速工况下电潜泵的内外特性。结果表明：在设计工况和临界失速工况下,首级叶轮流道内部出现多个旋涡结构,次级与末级叶轮内流动顺畅。在深度失速工况下,单级、两级和三级电潜泵首级叶轮内部均存在着大尺度的回流涡,并伴随着强烈跨流道溢流现象;流道内部各种旋涡聚集糅杂形成涡团,对流道出口处产生严重阻塞。电潜泵首级叶轮进口处大尺度旋涡结构、各级叶轮同步失速以及导叶内强烈的分离涡共同导致扬程骤降,同时造成极高的能量损失。该研究为完善电潜泵设计方法提供了理论基础。     

渤海边际油田不动管柱检泵设计创新与实践

目前渤海新发现的油田中边际油田比例逐年增大,这类油田因采用无人、无修井机平台的开发模式,检换泵作业往往采用钻井船实施,存在作业费用高、躺井时间长、滑移威胁平台安全等问题。为此,提出边际油田应用不动管柱检泵技术理念,并结合边际油田特点,创新形成一套具有边际油田特色的不动管柱检泵工艺方案。以B3油田为例,与传统的钻井船检泵方案相比,单井次检泵作业费节省85%,并实现了边际油田“2井1修”到“1井1修”修井模式的转变,大幅提高了油井生产时率。不动管柱检泵技术开启了边际油田采油、修井新模式,为后续边际油田的高效开发提供了很好的借鉴。     

海上筛管防砂失效井出砂位置预测及治理对策研究

水平井由于泄油面积大、产量高,在渤海海上油田获得了广泛应用.渤海K油田A3H井是一口底水油藏水平井,采用优质筛管防砂,生产过程中由于防砂筛管破裂,导致油井出砂,产量不断降低,面临停产的风险,需要预测水平段出砂位置并进行出砂治理,从而快速恢复产能.基于油藏渗流理论,根据镜像反映和质量守恒原理推导出地层中的势分布,据此得到...     

电动潜油离心泵变工况下内流特性仿真研究

以Q10型潜油电泵为研究对象,利用CFD技术进行变流量工况下内流场数值仿真研究。结果表明:小流量和大流量工况下,叶轮流道内存在漩涡;非设计流量工况下,叶轮流道内的损失较大;设计工况下,泵的效率最高。为潜油电泵的改型优化设计提供理论指导。     

宽幅电潜泵叶导轮设计与性能试验

针对海上油田应用的常规电潜泵存在高效区范围有限、大排量扬程偏低等问题,开展了宽幅电潜泵叶导轮设计。应用CFTurbo建立宽幅叶导轮模型,通过优化叶片包角和叶片厚度,减少水力损失,提高泵效。利用Ansys软件探究叶导轮内部压力场和速度场分布规律,并应用3D打印样件和铸造样件进行性能试验,在额定工况点效率分别达到62.87%和65.83%,数值模拟结果与二者误差分别为6.1%和1.3%,随排量变化趋势一致,验证了数值模拟结果具有一定准确性。采用数值模拟和3D打印样件复合验证方法费用低,周期短,适合进行多轮次叶导轮优化设计,缩短了最终方案设计周期,并提供了试验参数。最终设计的宽幅电潜泵单级叶导轮高效区相比于常规电潜泵拓宽15.7%,额定点效率提高10.21%,满足海上油田生产井提液稳产需求。     

渤海油田稠油水平井防砂筛管耐温能力的确定

渤海油田热采水平井防砂筛管选型时参考的耐温能力未考虑井况的影响,导致部分热采水平井选用的防砂筛管不能满足注热要求而发生破坏。为此,在分析稠油热采水平井防砂筛管注热时受力的基础上,综合考虑弯曲应力与热应力对防砂筛管破坏的影响,给出了稠油热采水平井防砂筛管耐温能力的数值模拟计算方法。利用该方法计算了渤海油田6口热采水平井防砂筛管的耐温能力,分析了单位狗腿严重度下星孔、金属网布和桥式复合3种防砂筛管的耐温能力降低幅度。研究发现:考虑弯曲应力计算出的耐温能力与现场实际较吻合;单位狗腿严重度下星孔、金属网布和桥式复合3种防砂筛管耐温能力降低6~16℃;单位狗腿严重度下防砂筛管耐温能力的降低幅度随防砂筛管径向尺寸增大而增大;防砂筛管基管钢级越高,耐温能力降低幅度越小,且钢级对耐温能力降低幅度的影响程度大于径向尺寸;TP110H和BG110H钢级的金属网布或桥式复合防砂筛管具有较高的耐温能力,能满足渤海油田热采水平井的注热要求。研究结果表明,稠油热采水平井选择防砂筛管时,应考虑弯曲应力对防砂筛管耐温能力的影响,否则会导致防砂失效,影响稠油热采开发效果。