螺桿泵在采油方面應(yīng)用的優(yōu)點
在當(dāng)前市場經(jīng)濟條件下,效益問題已成為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的中心,尤其是在油田開發(fā)后期,隨著含水率的不斷上升以及聚合物驅(qū)等三采方式的普遍應(yīng)用,油田開發(fā)成本逐年上升,如何降低開采成本,提高油田開發(fā)經(jīng)濟效益已成為油田繼續(xù)開發(fā)必須重點研究的問題。在油田開發(fā)過程中,油井采油方式的合理選擇對充分發(fā)揮油井產(chǎn)能、提高采收率和降低生產(chǎn)成本起著重要作用。
目前,國內(nèi)外廣泛使用的采油方式有自噴、有桿泵抽油、電泵、水力活塞泵、螺桿泵和氣舉采油等.我國的機采方式主要有三種:有桿泵、電潛泵和水力活塞泵。各種采油方式在技術(shù)上和經(jīng)濟上都存在合理的使用界限聞,這些界限不僅取決于采油方式本身的工作原理、使用的設(shè)備及技術(shù)完善情況,而且與油藏地質(zhì)特征、開發(fā)政策、開采現(xiàn)狀及環(huán)境條件等眾多因素有關(guān)。
因此,針對油藏條件優(yōu)選不同開采階段的采油方式是非常重要的. 隨著各國稠油、含砂、含氣井的數(shù)目越來越多,螺桿泵采油己成為當(dāng)前主要的機采舉升方式之一。螺桿泵采油以投資少、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、節(jié)能及適應(yīng)性強等優(yōu)點而備受國內(nèi)外油田重視。
大慶油田自1990年開始使用螺桿泵采油,先后在外圍低滲透油田,老區(qū)加密調(diào)整井網(wǎng)和聚合物驅(qū)三次采油試驗區(qū)等不同井況的近3000口油井上應(yīng)用了螺桿泵采油。實踐證明螺桿泵采油不僅適用于粘度高、含砂高、油氣比大的油藏開采,而且對于水驅(qū)油藏后期高含水油井和聚合物驅(qū)三次采油井也具有良好的適應(yīng)性。 隨著多項新材料和新工藝技術(shù)的采用以及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進步,螺桿泵采油技術(shù)得到了不斷的完善和很大的提升。
在使用壽命、泵效、可靠性和經(jīng)濟性等方面重大突破的同時,螺桿泵在開采不同類型油藏應(yīng)用中的適應(yīng)性大大加強,應(yīng)用范圍進一步擴大,已基本覆蓋了其他人工舉升方式所具有的能力,可以說螺桿泵技術(shù)已經(jīng)面目一新。螺桿泵與其它機械采油設(shè)備相比,具有以下優(yōu)點: 1、節(jié)省投資,螺桿泵與電動潛油泵、水力活塞泵和游梁式(鏈條式)抽油機相由于其結(jié)構(gòu)簡單,所以價格低。
2、地面裝置結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,可直接座在井口套管四通上,占地面積小,除原井口外,幾乎不另占面積,可以很方便地罩上一個防盜井口房! 3、泵效高、節(jié)能、管理費用低。由于螺桿泵是螺旋抽油的容積泵,流量無脈動,軸向流動連續(xù),流速穩(wěn)定,因此它與游梁式抽油機相比,沒有液柱和機械傳動的慣性損失。
泵容積率可達90%,它是現(xiàn)有機械采油設(shè)備中能耗最小、效率較高的機種之一。
4、適應(yīng)粘度范圍廣,可以舉升稠油。一般來說,螺桿泵適合于粘度為8000 mPa/s(50℃)以下的各種原油流體,因此多數(shù)稠油并都可以應(yīng)用! 5、適應(yīng)高含砂井。
理論上看,螺桿泵可輸送含砂量達80%的砂漿。在原油含砂量高,開采,而且對于水驅(qū)油藏后期高含水油井和聚合物驅(qū)三次采油井也具有良好的適應(yīng)性。
隨著多項新材料和新工藝技術(shù)的采用以及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進步,螺桿泵采油技術(shù)得到了不斷的完善和很大的提升。
在使用壽命、泵效、可靠性和經(jīng)濟性等方面重大突破的同時,螺桿泵在開采不同類型油藏應(yīng)用中的適應(yīng)性大大加強,應(yīng)用范圍進一步擴大,已基本覆蓋了其他人工舉升方式所具有的能力,可以說螺桿泵技術(shù)已經(jīng)面目一新。螺桿泵與其它機械采油設(shè)備相比,具有以下優(yōu)點: 1、節(jié)省投資,螺桿泵與電動潛油泵、水力活塞泵和游梁式(鏈條式)抽油機相由于其結(jié)構(gòu)簡單,所以價格低。
2、地面裝置結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,可直接座在井口套管四通上,占地面積小,除原井口外,幾乎不另占面積,可以很方便地罩上一個防盜井口房。
3、泵效高、節(jié)能、管理費用低。由于螺桿泵是螺旋抽油的容積泵,流量無脈動,軸向流動連續(xù),流速穩(wěn)定,因此它與游梁式抽油機相比,沒有液柱和機械傳動的慣性損失。
泵容積率可達90%,它是現(xiàn)有機械采油設(shè)備中能耗最小、效率較高的機種之一。
4、適應(yīng)粘度范圍廣,可以舉升稠油。一般來說,螺桿泵適合于粘度為8000 mPa/s(50℃)以下的各種原油流體,因此多數(shù)稠油并都可以應(yīng)用! 5、適應(yīng)高含砂井。
理論上看,螺桿泵可輸送含砂量達80%的砂漿。在原油含砂量高,最大含砂量達40%(除砂埋之外)的情況下螺桿泵可正常生產(chǎn). 6、適應(yīng)高含氣井。
螺桿泵不會氣鎖,故較適合于油氣混輸,但井下泵入口的游離氣會占據(jù)一定的泵容積! 7、適應(yīng)于海上油田叢式井組和水平井,螺桿泵可下在斜直井段,而且設(shè)備占地面積小,因此適合海上油田叢式井組甚至水平井的采油井使用。
8、允許井口有較高回壓.在保證正常抽油生產(chǎn)情況下,井口回壓可控制在1.5MPa以內(nèi)或更高,因此對邊遠井集輸很有利. 9、當(dāng)發(fā)動機或電動機停轉(zhuǎn)時,在某些情況下,砂沉積在泵的上部。
與有桿泵比較,螺桿泵有更大的可能恢復(fù)工作! ÷輻U泵采油技術(shù)在大慶油田使用以來,應(yīng)用規(guī)模逐年擴大,已經(jīng)迅速發(fā)展成一種通用的人工舉升方式。
各種采油方式在技術(shù)和經(jīng)濟上都存在合理的使用界限,這些界限不僅取決于采油方式本身的工作原理、使用的設(shè)備及技術(shù)完善情況,而且與油藏地質(zhì)特征、開發(fā)政策、開采現(xiàn)狀及環(huán)境條件等眾多因素有關(guān).因此,針對油藏條件優(yōu)選不同開采階段的采油方式的轉(zhuǎn)換是非常重要的.以往僅是對抽油機、電泵和螺桿泵三種機采方式的一次性投資和能耗分析進行過簡單評價;大慶采油二廠曾經(jīng)開展過“機采舉升方式評價的專題研究,但僅從一次性投資、耗能和排量適用范圍以及在適應(yīng)范圍上就螺桿泵與抽油機進行了對比論述,從經(jīng)濟理論上分析還不夠系統(tǒng)、.全面:國內(nèi)其它油田未曾有資料顯示從理論上采用現(xiàn)代經(jīng)濟分析方法分析螺桿泵采油技術(shù)的經(jīng)濟界限,以及與常規(guī)舉升方式的經(jīng)濟效益對比。在螺桿泵經(jīng)濟界限評價數(shù)據(jù)庫建立及軟件開發(fā)上,由于理論模型的不成熟,還沒有發(fā)現(xiàn)有成型的數(shù)據(jù)庫模型及軟件! 榱顺浞职l(fā)揮螺桿泵采油新技術(shù)的優(yōu)勢,有必要開展舉升方式的工藝適應(yīng)性的經(jīng)濟效益綜合評價研究,確定螺桿泵采油技術(shù)合理的經(jīng)濟界限,對于油田開采后期降低成本、減少投入,更好地適應(yīng)舉升技術(shù)的發(fā)展需求具有十分重要的意義。
因此螺桿泵采油經(jīng)濟界限分析技術(shù)的研究對于提高油田舉升工藝技術(shù)的經(jīng)濟適應(yīng)性顯得尤為重要且應(yīng)用前景廣闊。
泵作為一個工業(yè)產(chǎn)品在輸送介質(zhì)越來越廣泛的應(yīng)用
泵作為一個工業(yè)產(chǎn)品,在輸送介質(zhì)及作為動力源方面已經(jīng)獲得越來越廣泛的應(yīng)用,適用于各種專門場合的船用泵、消防泵、排污泵、潛水泵等也越來越多。某些專用泵,如消防泵,其發(fā)展迅速,日趨高壓力、大流量方向發(fā)展,原先單一的常壓泵也出現(xiàn)了朝中低壓、高低壓或高中低壓泵發(fā)展的趨勢,原有的一些檢驗裝置已顯得不相適應(yīng),因而,為使泵產(chǎn)品的質(zhì)量能得到有效控制和提高,設(shè)計建造一些新的檢驗裝置尤為必要。
本文是在自動化大功率消防水泵檢驗裝置研制的基礎(chǔ)上,對水泵的檢驗裝置的設(shè)計要素進行總結(jié),以供同行參考。2.水泵檢驗裝置的組成一個完整的水泵檢驗裝置應(yīng)包括以下幾個主要部分:1).動力源;2).傳動系統(tǒng);3).測量與控制系統(tǒng);4).輔助系統(tǒng);3.電動油桶泵各組成部分的設(shè)計要素3.1動力源a.明確試驗對象,確定動力源功率各單位設(shè)計檢驗裝置的目的有所不同,有的只是為本單位的產(chǎn)品作試驗用,有的需要為各種各樣的塑料泵服務(wù)(如檢驗中心),所以動力源的功率應(yīng)根據(jù)實際情況來確定。計算公式如下:P動=P泵/(η齒×η扭×η離×η泵) =Q×P×H/(102×η齒×η扭×η離×η泵)式中:P動 所需的動力源輸出功率 KWP泵 被試泵的水功率 KWη齒 齒輪箱效率%η扭 扭矩儀效率%η離 離合器效率 %η泵 水泵的效率 %Q 水泵的流量m3/sH 水泵的揚程mV 水的重度 Kg/m3我們可以以η泵為參考量,通過計算,作出P動與P泵的關(guān)系曲線,計算中可以假定假定η齒、η扭和η離分別為0.95、0.98和0.98。
當(dāng)P泵和η泵已知時,就可從確定所需的動力源輸出功率。b.螺桿泵動力源型式目前常見的有電動機與柴油發(fā)動機兩種。
前者一般不調(diào)速,適用于一般的工業(yè)泵。
由于各種工業(yè)泵的轉(zhuǎn)速有差異,因此泵的流量壓力功率等參數(shù)一般需要通過特定轉(zhuǎn)速(電動機轉(zhuǎn)速)下的測量值,換算到泵的規(guī)定轉(zhuǎn)速下的對應(yīng)值,導(dǎo)致測量誤差放大。前者若需調(diào)速,直流電動機可用可控硅調(diào)速,交流電動機可用變頻調(diào)速,但成本較高。當(dāng)然,使用電動機卻有噪聲相對較低,無其他污染的優(yōu)點;后者適用于消防泵,因為消防泵有工況的變化,要求轉(zhuǎn)速變化。
柴油發(fā)動機調(diào)速比較方便。調(diào)節(jié)油門大小再配以齒輪箱,可以獲得較大的轉(zhuǎn)速范圍,且成本相對較低。
使用柴油發(fā)動機存在著噪聲大,有煙氣排放問題。
究竟選用哪一種動力源,要根據(jù)檢驗裝置的設(shè)計目的及單位在場地、經(jīng)費及現(xiàn)有的相關(guān)條件而定。3.2傳動系統(tǒng)對使用柴油發(fā)動機的水泵檢驗裝置,有傳動裝置的問題。傳動系統(tǒng)主要由離合器和齒輪箱組成。
對齒輪箱的設(shè)計,主要應(yīng)考慮兩個問題:a.速比確定對磁力泵,單螺桿泵而言,中心高800mm以下的泵,其轉(zhuǎn)速一般為1450r/min和2900~2950r/min。對消防泵而言,其轉(zhuǎn)速千差萬別,一般為2000~4000r/min。
齒輪箱速比的確定,既要考慮滿足不同轉(zhuǎn)速泵的試驗要求,又要考慮讓發(fā)動機在最大扭矩點附近工作。經(jīng)分析,下述五種轉(zhuǎn)速范圍基本上可覆蓋各種消防泵和工業(yè)泵的試驗要求:1450 r/min;2000~2400 r/min;2900~2950 r/min;3000~3600 r/min;3600~4000 r/min。在選定合適的發(fā)動機之后,根據(jù)該發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和上述的五種轉(zhuǎn)速范圍,就可以確定相應(yīng)的速比。
b.輸出軸轉(zhuǎn)向隔膜泵,氣動隔膜泵,電動隔膜泵有正轉(zhuǎn)泵、反轉(zhuǎn)泵之分,考慮到檢驗裝置的通用性,要求變速箱的輸出軸在確定的各種轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
3.3測量與控制系統(tǒng)欲實現(xiàn)自動化測試,系統(tǒng)應(yīng)由傳感器、二次儀表、計算機、接口板、伺服機構(gòu)、采集器、組合屏和微機軟件等組成,以實現(xiàn)在控制室內(nèi)對柴油機啟動、油泵啟動、緊急停車、柴油機增減速和電動閥的控制;實現(xiàn)柴油機高水溫、高油溫、低油壓和齒輪箱低油壓、高油溫的報警;實現(xiàn)水泵參數(shù)的自動采集和處理。下面就幾個具體問題說明如下:a.測量內(nèi)容除水泵運行參數(shù)(轉(zhuǎn)速、流量、壓力或揚程、功率)和軸承座溫度外,還應(yīng)包括發(fā)動機的運行參數(shù) (水溫、油溫、油壓、發(fā)動機轉(zhuǎn)速),齒輪箱的油壓、油溫以及輔助裝置的相關(guān)參數(shù)(如動力間溫度、油箱油位高度、蓄電池電壓等),還應(yīng)包括齒輪箱檔位與轉(zhuǎn)向的顯示。
b.測量精度 與測量水泵性能參數(shù)相應(yīng)的傳感器和二次儀表,其系統(tǒng)的測量精度應(yīng)符合GB3216《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗方法》的規(guī)定,其它各種測量儀表的精度根據(jù)需要確定。
一次、二次儀表的精度可供參考。
應(yīng)包括:油泵啟動,柴油機啟動、應(yīng)急停車、增減速;電動閥控制(控制流量);水泵工況切換進而實施試驗的程序控制;動力間冷卻裝置的自動啟動控制;柴油機水溫、油溫、油壓和齒輪箱油壓油溫的自動監(jiān)視與報警。d.注意事項為了提高測量的自動化程度,需配備電動閥來調(diào)節(jié)流量。
電動閥應(yīng)保證在規(guī)定的壓力下能雙向運作(流量逐漸增大或減小),一次點動的調(diào)節(jié)量0.1/s為宜;試驗現(xiàn)場與控制室均應(yīng)有水泵和發(fā)動機、齒輪箱運行參數(shù)的顯示,以保證運行安全可靠;當(dāng)水泵沒有止回閥的情況下,壓力測量儀表之前應(yīng)設(shè)置閥門,以免一旦出現(xiàn)真空造成儀表損壞;強、弱電應(yīng)分開,以免互相干擾,影響測量精度;測量水泵軸承座溫度中,由于離旋轉(zhuǎn)部件近,宜用磁性溫度探頭,以免試驗人員受到傷害;盡可能使用穩(wěn)壓裝置以提高測壓精度;3.4輔助系統(tǒng)這里特別需要提一下關(guān)于水泵升降平臺的問題。
由于發(fā)動機、齒輪箱、扭矩儀相互之間的連接關(guān)系是固定不變的,也就是說,當(dāng)扭矩儀位置確定后,其輸出端的中心高度是固定不變的。為了適應(yīng)不同中心高的水泵的試驗要求,需要有一個安裝泵用的升降平臺,要求平臺可以自由升降到某一預(yù)定高度,然后靠加墊及泵的軸向移動等來調(diào)節(jié)泵的輸入軸與扭矩儀輸出軸的對中程度以及連接法蘭間的平行度和間隙的要求。
根據(jù)試驗泵的這一安裝特性,對升降平臺的高度調(diào)節(jié)要求完全自動化似乎沒有必要,然而完全靠加墊等來調(diào)節(jié)也顯得太繁雜,影響工作效率。因此,設(shè)計一個半自動化的水泵升降平臺是合適的。
4.建議被測泵為工業(yè)泵時,自吸泵動力源宜采用電動機;被測泵為消防泵時,動力源宜采用柴油發(fā)動機;測量控制中的問題,如文中“測量與控制系統(tǒng)”一節(jié)所述,在裝置設(shè)計中應(yīng)引起足夠的重視;簡便的半自動的水泵升降平臺是一個合適的選擇。
什么是單液壓螺桿泵?
單液壓螺桿泵實際上是螺桿泵的一個分支,單液壓螺桿泵用于輸送機器的流體運輸或流體的增壓。它將原動機的機械能或其他外部能量傳遞給液體,然后增加液體的能量。這種單液壓螺桿泵主要用來輸送水,和一些油,大量的酸堿液體,以及乳化液,以及懸浮液和液體金屬等液體,當(dāng)然單液壓螺桿泵也可以輸送氣體,氣體混合物和含有懸浮固體的液體。