介紹了美國(guó)3家公司對(duì)螺桿泵及組件的研制、應(yīng)用和進(jìn)展情況。其中包括稠油開采螺桿泵、插入式大容量螺桿泵、螺桿泵低馬力驅(qū)動(dòng)頭和變速控制軟件系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的舉升裝置相比,新型插入式大容量螺桿泵舉升更高, 容量更大, 較短的泵體結(jié)構(gòu)有利于運(yùn)輸和裝卸。變速控制軟件系統(tǒng)為保護(hù)螺桿泵系統(tǒng)的井下設(shè)備和獲取最大的產(chǎn)量值提供了高效的控制方法。
關(guān)鍵詞：稠油開采螺桿泵 插入式大容量螺桿泵 低馬力驅(qū)動(dòng)頭 變速控制軟件系統(tǒng)
最近, 美國(guó)3家公司又研制出4種螺桿泵及新型組件: 稠油開采螺桿泵、插入式大容量螺桿泵、螺桿泵低馬力驅(qū)動(dòng)頭和變速控制軟件系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的舉升裝置相比, 新型插入式大容量螺桿泵舉升更高, 容量更大, 較短的泵體結(jié)構(gòu)有利于運(yùn)輸和裝卸。變速控制軟件系統(tǒng)為保護(hù)螺桿泵系統(tǒng)的井下設(shè)備和獲取最大的產(chǎn)量值提供了高效的控制方法。
稠油開采螺桿泵
螺桿泵應(yīng)用于稠油開采始于20世紀(jì)80年代后期。油田經(jīng)驗(yàn)的積累和新產(chǎn)品的增加使從事該項(xiàng)工作的工程師不斷完善這一應(yīng)用技術(shù)。為促進(jìn)該項(xiàng)工作的進(jìn)展, Baker Hughes Centrilift公司成功地研制出110—D—2600型螺桿泵, 建立了專門用于稠油開采的L IFTEQPCP生產(chǎn)線。
由稠油開采所引起的諸多因素, 如高粘度, 出砂井、高流量損失和較低的井底壓力等對(duì)泵的設(shè)計(jì)提出了新的要求, 即消除這些因素所產(chǎn)生的影響。外徑為95125 mm ( 3175 英寸) 110—D—2600 型螺桿泵管為粘性流入物提供了較大的空腔橫斷面積。內(nèi)部的幾何形狀降低了定子中的流速, 從而減少了砂和礫石的磨蝕作用。
這種螺桿泵的幾何形狀還具有較大的轉(zhuǎn)子直徑,能夠承受更大的扭矩應(yīng)力。較短轉(zhuǎn)子的螺距長(zhǎng)度在相應(yīng)的短泵上產(chǎn)生了較大的泵壓差, 使固體顆粒更有效地通過(guò)泵移動(dòng)。新型泵是由Centrilift公司生產(chǎn)的、經(jīng)礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的LT2000的彈性體制作而成的。在稠油開采過(guò)程中, 有最小的膨脹, 抗研磨作用。彈性體的機(jī)械力在高壓下可保持耐久不變。
插入式大容量螺桿泵
Weatherford公司設(shè)計(jì)并研制了箭頭型插入式螺桿泵。由于要求僅是抽油桿移動(dòng)而不是油管柱, 插入式大容量螺桿泵減少了泵運(yùn)行和提高相位時(shí)的停留時(shí)間。這一專利設(shè)計(jì)減少了泵部件長(zhǎng)度的2 ～3。因此, 新型螺桿泵舉升很高, 具有較大的容量。根據(jù)油管尺寸和操作條件, 新型泵的容量可達(dá)795m3/d以上, 舉升高度為1600.2 m。另外, 這種較短型泵的結(jié)構(gòu)有利于運(yùn)輸和裝卸。
用一個(gè)單泵座節(jié)和一個(gè)無(wú)旋轉(zhuǎn)工具將泵固定,無(wú)須使用特殊短節(jié)。新泵安裝簡(jiǎn)單, 無(wú)須為適應(yīng)這種特殊泵的長(zhǎng)度與油管隔離。因此, 不同尺寸的插入式螺桿泵可用在同一油管上, 無(wú)須起出油管。簡(jiǎn)化后的部件更易于運(yùn)轉(zhuǎn), 比雙連接點(diǎn)系統(tǒng)更可靠。很少被砂或巖屑粘住。
在裝有插入式螺桿泵油管下入套管之前, 舉升工具原本應(yīng)用于普通螺桿泵。用頻繁換泵減少維修費(fèi)用的方法實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)償。在用1臺(tái)修井機(jī)作業(yè)需要額外費(fèi)用的偏遠(yuǎn)地區(qū)新型泵可以用不太昂貴的沖洗裝置或其它提升桿裝置進(jìn)行維修。
最近, Weatherford 公司將新系統(tǒng)應(yīng)用于加拿大油田。在1口水平井中應(yīng)用普通泵約17個(gè)月后被起出。改用插入式大容量螺桿泵, 通過(guò)沖洗裝置進(jìn)行修井, 該作業(yè)僅用3 h。如果換用普通螺桿泵完成同類作業(yè)需8 h。1臺(tái)沖洗裝置換泵費(fèi)用通常為141美元/h。而用修井機(jī)完成換用普通螺桿泵的費(fèi)用為266 美元/h。改換新泵后的泵效為91%。
僅用了一個(gè)簡(jiǎn)單的改進(jìn)措施就使新工具有效地提高了泵系統(tǒng)修井作業(yè)效率。插入式大容量螺桿泵適用于內(nèi)徑為8819 (32) 、11413 (42) 和13917 mm (52英寸) 或更大的油管, 目前已在當(dāng)?shù)睾图幽么?、委?nèi)瑞拉及西非的海上油田使用。
低馬力驅(qū)動(dòng)頭
最近, Baker Hughes Centrilift公司在自行生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)頭系列中又增加了新產(chǎn)品, 即以正向制動(dòng)系統(tǒng)、無(wú)球型軸承為特色、用于小功率設(shè)備的L IFT2EQ LT30E型螺桿泵低馬力驅(qū)動(dòng)頭。該系統(tǒng)是為甲烷脫水開采和低產(chǎn)井的開采應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。
該系統(tǒng)的外形設(shè)計(jì)無(wú)軟管、泵、膠帶或其它的在安裝和作業(yè)過(guò)程中容易損壞的部件。其內(nèi)部制動(dòng)系統(tǒng)避免了陽(yáng)光下曝曬, 提高其使用壽命, 無(wú)故障, 無(wú)須維修反控制。無(wú)須手動(dòng)調(diào)節(jié)器調(diào)整反制動(dòng)系統(tǒng), 可自動(dòng)調(diào)節(jié)。
很多傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng), 包括裝配自動(dòng)嚙合的球形軸承的制動(dòng)系統(tǒng)的效率取決于對(duì)制動(dòng)操作產(chǎn)生不良影響的不同原油粘度。而新型驅(qū)動(dòng)頭采用的是正向制動(dòng)系統(tǒng), 無(wú)須球型軸承, 使驅(qū)動(dòng)頭內(nèi)的變化的原油粘度的影響降到最小。豎管式設(shè)計(jì)無(wú)須底部密封, 從而消除了潤(rùn)滑油的泄漏。盤根盒和旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封均為光桿的密封提供了保證。
變速控制軟件系統(tǒng)
最近, R&M能量系統(tǒng)公司開發(fā)出一種新軟件,Guardian變速控制軟件系統(tǒng)(VSD) , 一種可為終端用戶提供增加產(chǎn)量和提高能源效率的新技術(shù)。新軟件VSD是一種有效的數(shù)字解釋, 可對(duì)井下螺桿泵系統(tǒng)提供多用途的產(chǎn)量控制和信息監(jiān)測(cè)。在對(duì)螺桿泵系統(tǒng)提供總的保護(hù)、確保其設(shè)備壽命長(zhǎng)的同時(shí), 用一簡(jiǎn)單耐久的軟件包準(zhǔn)確地對(duì)扭矩和速度進(jìn)行綜合控制是增加產(chǎn)量、降低能耗的的關(guān)鍵。
該專利軟件包括一個(gè)完整的螺桿泵系統(tǒng)模型。該程序可提供扭矩、速度、泵效、流速和預(yù)算的井下壓力連續(xù)反饋。針對(duì)操作者的測(cè)量點(diǎn), 這一反饋可為螺桿泵系統(tǒng)對(duì)保護(hù)井下設(shè)備和獲取最大的產(chǎn)量值提供了高效的控制方法。
Guardian變速驅(qū)動(dòng)裝置(VSD) 的優(yōu)點(diǎn): ①可監(jiān)控螺桿泵、電動(dòng)機(jī)、桿速和扭矩; ②提供泵流量的監(jiān)控和產(chǎn)量累加器; ③提供該軟件中關(guān)于抽油桿、油管、油藏和螺桿泵模型的嵌入數(shù)據(jù); ④監(jiān)控液面; ⑤用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供遙控。
泵口上的液面可用手動(dòng)速度調(diào)節(jié)或用系統(tǒng)軟件自動(dòng)調(diào)節(jié)。新的控制軟件系統(tǒng)對(duì)于任何流入的不同特性的液體都會(huì)使產(chǎn)量達(dá)最大, 而動(dòng)力優(yōu)化對(duì)于任何流速均會(huì)降低耗電量。