美國石油油田采油自動化裝備的研究與應(yīng)用

美國石油油田采油自動化裝備的研究與應(yīng)用

近年來，美國石油機械制造商進行了大量工作，推動了采油技術(shù)的進步，提高了自動化管理和經(jīng)濟效益。下面對這些采油的新裝置和新技術(shù)做一介紹。1.vgsa20—大排量高效氣體分離器美國SchlumbergerREDA采油系統(tǒng)公司研制出第三代適用高油氣比的旋流氣體分離器。該種?100mm的VGSAD20—60分離器效率,比400系列的氣體分離器高。它是為產(chǎn)量為318~954m3/d的?140mm套管的電潛泵井設(shè)計的。它采用了可自然旋流作用的特殊設(shè)計的吸入口、軸流葉輪、復(fù)合旋流發(fā)生器和出口轉(zhuǎn)向器,從而可有效地用于?140mm套管油井的井下氣體分離。2.高含氣井無氣井油油井為了在高含氣油井中更好地應(yīng)用電潛泵,Schlumberger公司研制成一種新型氣體處理裝置,其產(chǎn)品AGHD20—60已用于產(chǎn)量為954m3/d的?140mm以上大套管高含氣井的采油。采用它可極大地增大電潛泵井的允許氣液比,并在游離氣同井液混合時泵不會發(fā)生氣鎖。裝有該種氣體處理裝置的REDA泵,已成功地用于早先只能用于氣舉和噴射泵生產(chǎn)的高含氣井采油。采用這種新裝置可增大油井的生產(chǎn)壓差,提高油井產(chǎn)量,使油井的生產(chǎn)更經(jīng)濟。其結(jié)果,就增大了油田的可采儲量和延長了油井的經(jīng)濟開采期。3.d4300n型泵美國Schlumberger公司研制成功的高效D系列多級泵,可用于大于?140mm套管的油井采油。其中的D4300N型泵在相同的排量下,有更高的效率和每級有很高的壓頭。它可使頻率為60Hz、排量為556~860m3/d的泵的使用性能更好。L16000N泵的每級壓頭,比所有的排量為1750~3180m3/d的泵的單級壓頭都高,該泵可用于大于?244mm套管的油井。4.三個雙電壓采池井的系統(tǒng)英國PhoenixPetroleumServices公司設(shè)計和采用了3種新型單井雙電潛泵完井系統(tǒng)。(1)地面和井下功率不能提供更高的功率采油工程師的主要經(jīng)驗是壓差越大、產(chǎn)量越高。但是,利用電潛泵生產(chǎn),壓差越大就意昧著需要越高的功率。在某些完井或某些地區(qū),受地面或井下電動機的限制,不能提供更高的功率。當?shù)孛婀β氏拗圃?42kW時,就不能從高產(chǎn)井中采出大于1590m3/d的液量。為了提高油井產(chǎn)量,可對同一產(chǎn)層用兩臺單獨的電潛泵完井。這時產(chǎn)液首先被泵入自動Y型工具的兩端,在其中混合后再排出地表。該公司準備在135口油井上采用這種完井系統(tǒng)。(2)下入油管柱及下入內(nèi)部旁通這種同心雙層完井可用于多油層油田,它可由一個井眼無干擾地開采兩個油層。這種完井首先下入?140mm油管,再將第2根?73mm油管柱下入其中,最后再下入1個內(nèi)部旁通。旁通上方的轉(zhuǎn)向頭可將兩層的井液隔離:一層的井液進入油管,另一層的由環(huán)空產(chǎn)出。這樣一來,就可實現(xiàn)兩個油層的分層采油。(3)第一臺投入使用該種完井設(shè)計可下入兩臺電潛泵,其中的第2臺為備用泵。當?shù)谝慌_泵出故障時,再將第二臺投入使用。它適用于鉆機的使用受限或修井成本高的油井。采用它的主要優(yōu)點是只需進行一半的修井,就可保證油井的正常生產(chǎn)。5.新型泵:wjj210美國Centrilift公司研制成功了3種新型大排量多級電潛泵。它使862泵系列中又增加了兩種新型號:WIJ500和WIJ700。它們的排量分別是2703m3/d和3816m3/d。另一種新型泵是?254mm的WJJ1200,它的最高排量可達6519m3/d。3種泵都采用高效(>80%)、可微調(diào)的葉輪螺紋槽設(shè)計,泵頭的標準材質(zhì)是鍍鎳鋁青銅,優(yōu)選的配件是耐蝕緊固件和耐磨蝕碳化鎢軸承。675泵系列中新增加了HC7800、HC10000、HC12500和HC16000四種新型泵。它們的最高效率分別為73.5%,74.8%、77.3%和77%。它們每級有相當大的壓頭,可使泵的使用級數(shù)減少和泵較短,因此可以采用較短的導(dǎo)板和滑板,特別適用于水平井采油。6.采用大電機的生產(chǎn)制造工藝美國Centrilift公司開發(fā)成功了一種適用于?219mm以上套管的大功率電潛泵電動機。其單機功率為746kW,二級串聯(lián)為1492kW。這種大電動機可用于原油脫水和高溫地熱工程,用于油井可使油井產(chǎn)量高達9450m3/d。它的被真空壓力飽和的環(huán)氧樹脂定子,可以防止裝有高級軸承和機械密封的軸端偏磨。它是修井成本較高和需特殊維護的電潛泵井的最佳選擇。7.固相分離和分離美國Cavins公司開發(fā)出了一種適用于高低產(chǎn)油井的帶砂錨的Spinner井下氣體分離器。它可直接接于有桿泵或螺桿泵的入口,只要再加裝一個罩子就可將其用于電潛泵。它分離出的氣體可返回到裝置上部的套管環(huán)空,而分離出的固相則被收集在其下部的砂錨中。流體向下流動通過固定氣體螺旋器產(chǎn)生自旋轉(zhuǎn)運動,使所有的氣泡進入腔室中心的排出管,并在其中聚積長大,由下行液流中分離出的環(huán)狀氣泡,就會向上浮動進入氣層。當由較高氣柱造成的氣層壓力足以打開單流閥時,氣體就可排入套管環(huán)空。分離器的入口濾網(wǎng)也可有效地分離氣體,大量的氣體只能向上進入套管環(huán)空,而不會再進入分離器。濾網(wǎng)孔眼足以使固相通過而不會堵塞,因此可減少分離器中的氣量。分離器腔室的無氣流體,可通過固體螺旋向上流動。產(chǎn)生的渦流和重力,可使固相下行進入砂錨。渦流中的純液體就反轉(zhuǎn)向上,由排出管進泵。在多種油井條件下對其進行的礦場試驗表明,它具有良好的使用效果。8.地面氣舉閥監(jiān)控美國SENSA公司開發(fā)成功了一種長距離光學(xué)井下溫度監(jiān)控技術(shù)。這種分散的溫度系統(tǒng)可沿著10km的光纖,以0.5℃的精度測定溫度。當?shù)孛婕す馄靼l(fā)射時,它就可記錄每米光纖的溫度。該系統(tǒng)已在北坡油田用于監(jiān)控井下氣舉閥的工作。這時光纖被鋪設(shè)在內(nèi)徑接近于油管的專用連續(xù)薄壁管內(nèi),光纖和管子穿過井口后再與地面儀器相連。地面儀器是由激光器和高靈敏度光學(xué)探測器組成的光電組件。氣舉采油監(jiān)控是利用氣體通過井下氣舉閥膨脹而引起的溫度變化工作的。氣體膨脹點影響該深度的溫度,并立即使井眼溫度發(fā)生變化。利用該系統(tǒng)可精確監(jiān)控井下各氣舉閥的工作狀況,并可表明由壓縮機到油井或水下管道等整個氣舉系統(tǒng)的溫度,及氣舉閥的受熱情況。9.防止高壓電涌和東南角物理壓力美國D-Jax公司率先將光學(xué)技術(shù)用于停泵抽空控制,目前已投入實際應(yīng)用。這一創(chuàng)新可消除高壓電涌和雷擊對泵抽空控制的影響。長期以來,油田的電力控制裝置極易被直接雷擊和強力供電電涌損壞,而光纖是最好的絕緣體,它可防止強力電擊。該公司用光纖電纜將停泵控制的主要邏輯轉(zhuǎn)換器與供電電源絕緣,來降低它對災(zāi)難性電擊損壞的敏感性。10.日常數(shù)據(jù)采集和存儲可實現(xiàn)10d以上經(jīng)濟事件美國IHSEnergy公司研制成功了一種FieldDIRECT油田資料采集網(wǎng)絡(luò)。采用它可在世界范圍內(nèi)快速采集和傳輸采油和其它數(shù)據(jù),供辦公室或其它自動化場所使用。它無須二次輸入,出錯最少。采用該系統(tǒng)可有效地監(jiān)控油井生產(chǎn),并可對油井進行優(yōu)化采油的診斷和分析;可計算每口井每月的經(jīng)濟效益,消除油井停產(chǎn)和產(chǎn)量損失。礦場人員可將罐內(nèi)液面、天然氣產(chǎn)量、相關(guān)壓力讀數(shù)等每日數(shù)據(jù)和其它資料輸入手提電腦。這類裝置只有一本小書大小,質(zhì)量小于107g。它們采用WindowsCE軟件。所有的輸入均可通過屏幕上的簡單繪圖接口進行。所有的數(shù)據(jù)均可由計算機屏幕上的繪圖控制器,用記錄筆記入。每天的所有數(shù)據(jù)均可按照預(yù)定的模式,由可靠的線路傳輸?shù)紽ieldDIRECT因特網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。利用該系統(tǒng)可查閱不同來源的數(shù)據(jù)資料,以滿足單井和區(qū)塊數(shù)據(jù)配置和調(diào)節(jié)的需要。稱作ProductionExplorer的Windows軟件,可以裝入任一檢查采油曲線/記錄的計算機。因此,只要利用因特網(wǎng)就可檢查任何地方的數(shù)據(jù)。此外,也可將數(shù)據(jù)輸出到World、Excel、Access和公司專用數(shù)據(jù)庫。11.防止接地故障WS系列浪涌預(yù)防裝置,是專為保護中壓電動機和泵設(shè)計的,目前它已在美國德克薩斯的Amarillo的中壓電網(wǎng)中應(yīng)用。它被設(shè)計成不接地的,5年來已采用它成功地防止了接地的電動機和泵設(shè)備的電壓尖峰和浪涌破壞。WS系列防護裝置用于1000~4600V交流電壓。其中WV系列的SPD可用于保護低壓采油設(shè)備,ICP系列產(chǎn)品同MV和WS系列相結(jié)合可以保護電力線路和固態(tài)控制器。ICP系列采用8針安裝底座,當發(fā)生故障時報警針就互相接觸。它們可采用并聯(lián)和串聯(lián)連接。12.石油磺酸鹽氣井的無故障設(shè)計美國Perry公司生產(chǎn)了一種石油磺酸鹽棒自動發(fā)送器,使用它可提高采用起泡劑(石油磺酸鹽)的老氣井的排液量。將石油磺酸鹽棒加載到裝置內(nèi),再將其下入到預(yù)定井段。它被消耗后,就可保持氣井的液體載荷。采用該棒的數(shù)量和下井時間,可由觀測井對化學(xué)劑的反應(yīng)確定。并