介绍了美国3家公司对螺杆泵及组件的研制、应用和进展情况。其中包括稠油开采螺杆泵、插入式大容量螺杆泵、螺杆泵低马力驱动头和变速控制软件系统。与传统的举升装置相比,新型插入式大容量螺杆泵举升更高, 容量更大, 较短的泵体结构有利于运输和装卸。变速控制软件系统为保护螺杆泵系统的井下设备和获取最大的产量值提供了高效的控制方法。
关键词：稠油开采螺杆泵 插入式大容量螺杆泵 ACS50变频器低马力驱动头 变速控制软件系统
最近, 美国3家公司又研制出4种螺杆泵及新型组件: 稠油开采螺杆泵、插入式大容量螺杆泵、螺杆泵低马力驱动头和变速控制软件系统。与传统的举升装置相比, 新型插入式大容量螺杆泵举升更高, 容量更大, 较短的泵体结构有利于运输和装卸。变速控制软件系统为保护螺杆泵系统的井下设备和获取最大的产量值提供了高效的控制方法。
稠油开采螺杆泵
螺杆泵应用于稠油开采始于20世纪80年代后期。油田经验的积累和新产品的增加使从事该项工作的工程师不断完善这一应用技术。为促进该项工作的进展, Baker Hughes Centrilift公司成功地研制出110—D—2600型螺杆泵, 建立了专门用于稠油开采的L IFTEQPCP生产线。
由稠油开采所引起的诸多因素, 如高粘度, 出砂井、高流量损失和较低的井底压力等对泵的设计提出了新的要求, 即消除这些因素所产生的影响。外径为95125 mm ( 3175 英寸) 110—D—2600 型螺杆泵管为粘性流入物提供了较大的空腔横断面积。内部的几何形状降低了定子中的流速, 从而减少了砂和砾石的磨蚀作用。
这种螺杆泵的几何形状还具有较大的转子直径,能够承受更大的扭矩应力。较短转子的螺距长度在相应的短泵上产生了较大的泵压差, 使固体颗粒更有效地通过泵移动。新型泵是由Centrilift公司生产的、经矿场实验应用的LT2000的弹性体制作而成的。 富士变频器在稠油开采过程中, 有最小的膨胀, 抗研磨作用。弹性体的机械力在高压下可保持耐久不变。
插入式大容量螺杆泵
Weatherford公司设计并研制了箭头型插入式螺杆泵。由于要求仅是抽油杆移动而不是油管柱, 插入式大容量螺杆泵减少了泵运行和提高相位时的停留时间。这一专利设计减少了泵部件长度的2 ～3。因此, 新型螺杆泵举升很高, 具有较大的容量。根据油管尺寸和操作条件, 新型泵的容量可达795m3/d以上, 举升高度为1600.2 m。另外, 这种较短型泵的结构有利于运输和装卸。
用一个单泵座节和一个无旋转工具将泵固定,无须使用特殊短节。新泵安装简单, 无须为适应这种特殊泵的长度与油管隔离。因此, 不同尺寸的插入式螺杆泵可用在同一油管上, 无须起出油管。简化后的部件更易于运转, 比双连接点系统更可靠。很少被砂或岩屑粘住。
在装有插入式螺杆泵油管下入套管之前, 举升工具原本应用于普通螺杆泵。用频繁换泵减少维修费用的方法实现有效补偿。在用1台修井机作业需要额外费用的偏远地区新型泵可以用不太昂贵的冲洗装置或其它提升杆装置进行维修。
最近, Weatherford 公司将新系统应用于加拿大油田。在1口水平井中应用普通泵约17个月后被起出。改用插入式大容量螺杆泵, 通过冲洗装置进行修井, 该作业仅用3 h。如果换用普通螺杆泵完成同类作业需8 h。1台冲洗装置换泵费用通常为141美元/h。而用修井机完成换用普通螺杆泵的费用为266 美元/h。改换新泵后的泵效为91%。
仅用了一个简单的改进措施就使新工具有效地提高了泵系统修井作业效率。插入式大容量螺杆泵适用于内径为8819 (32) 、11413 (42) 和13917 mm (52英寸) 或更大的油管, 目前已在当地和加拿大、委内瑞拉及西非的海上油田使用。
低马力驱动头
最近, Baker Hughes Centrilift公司在自行生产的驱动头系列中又增加了新产品, 即以正向制动系统、无球型轴承为特色、用于小功率设备的L IFT2EQ LT30E型螺杆泵低马力驱动头。该系统是为甲烷脱水开采和低产井的开采应用而设计的。
该系统的外形设计无软管、泵、胶带或其它的在安装和作业过程中容易损坏的部件。其内部制动系统避免了阳光下曝晒, 提高其使用寿命, 无故障, 无须维修反控制。无须手动调节器调整反制动系统, 可自动调节。
很多传统制动系统, 包括装配自动啮合的球形轴承的制动系统的效率取决于对制动操作产生不良影响的不同原油粘度。而新型驱动头采用的是正向制动系统, 无须球型轴承, 使驱动头内的变化的原油粘度的影响降到最小。竖管式设计无须底部密封, 从而消除了润滑油的泄漏。盘根盒和旋转式机械密封均为光杆的密封提供了保证。
变速控制软件系统
最近, R&M能量系统公司开发出一种新软件,Guardian变速控制软件系统(VSD) , 一种可为终端用户提供增加产量和提高能源效率的新技术。新软件VSD是一种有效的数字解释, 可对井下螺杆泵系统提供多用途的产量控制和信息监测。在对螺杆泵系统提供总的保护、确保其设备寿命长的同时, 用一简单耐久的软件包准确地对扭矩和速度进行综合控制是增加产量、降低能耗的的关键。
该专利软件包括一个完整的螺杆泵系统模型。ACS50该程序可提供扭矩、速度、泵效、流速和预算的井下压力连续反馈。针对操作者的测量点, 这一反馈可为螺杆泵系统对保护井下设备和获取最大的产量值提供了高效的控制方法。
Guardian变速驱动装置(VSD) 的优点: ①可监控螺杆泵、电动机、杆速和扭矩; ②提供泵流量的监控和产量累加器; ③提供该软件中关于抽油杆、油管、油藏和螺杆泵模型的嵌入数据; ④监控液面; ⑤用网络服务器提供遥控。
泵口上的液面可用手动速度调节或用系统软件自动调节。新的控制软件系统对于任何流入的不同特性的液体都会使产量达最大, 而动力优化对于任何流速均会降低耗电量。
意中人和,海纳百川——上海龙亚,耐腐泵制造专家。www.pump-factory.cn
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