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塔河油田稠油井電泵開采技術(shù)
摘要:稠油是塔河油田油藏的最大特性,目前塔河油田的機(jī)械采油工藝以有桿泵采油工藝和電動(dòng)潛油離心泵采油工藝為主,其中電泵采油工藝以其深抽、大排量、管理方便等特點(diǎn)成為越來越為重要的機(jī)采工藝和發(fā)展方向。
該文從粘度對(duì)離心泵特性影響的研究開始,系統(tǒng)地提出了提出了稠油井電泵開采技術(shù):一是提出了對(duì)電泵本身進(jìn)行技術(shù)改造措施,二是研究并提出了相關(guān)配套工藝,三是對(duì)電泵深抽(3500m-4200m)提出了相應(yīng)技術(shù)改進(jìn)的研究。對(duì)于豐富和提高塔河油田的稠油開采工藝都有很重要的必要性。
關(guān)鍵詞:塔河油田;稠油;電泵;本身結(jié)構(gòu);配套工藝;深抽
第1章 稠油對(duì)潛油電泵影響
1.稠油對(duì)潛油電泵影響
粘度的影響主要表現(xiàn)為:離心泵的性能下降;潛油電機(jī)啟動(dòng)困難;管線粘滯阻力急劇增加。潛油電泵在開機(jī)時(shí),啟動(dòng)電流是額定電流值的3-7倍。由于開機(jī)時(shí)井液較正常生產(chǎn)過程中時(shí)的井溫要低,稠油井原油粘度相對(duì)更大,機(jī)組所需要的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)更大。在全壓起動(dòng)時(shí),由于加速度的加大,很容易造成電機(jī)軸發(fā)生扭斷現(xiàn)象。配備電機(jī)功率時(shí),除按校正后的離心泵性能指標(biāo)和油管摩阻匹配電機(jī)外,在全壓起動(dòng)時(shí),要額外增加一定的電機(jī)功率余量,避免啟動(dòng)不起來或者軸發(fā)生扭斷現(xiàn)象。因此受稠油粘度的影響,較常規(guī)油井,稠油井選擇潛油電泵機(jī)組的主要區(qū)別在于:(1)離心泵的性能指標(biāo),包括輸送稠油時(shí)的流量、需要配備的離心泵級(jí)數(shù)。(2)潛油電機(jī)功率。
2.稠油垂直管流摩擦阻力計(jì)算
根據(jù)流體力學(xué)知,石油以及與水形成的乳化液屬于非牛頓流體,流動(dòng)性表現(xiàn)為極差,如油脂、油漆、牙膏、泥漿等。剪應(yīng)力和剪切變形速率之間不滿足線性關(guān)系。所引起的粘滯阻力損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于牛頓型流體。另外,從油層開始,貫穿于原油的采集過程之中。在離心泵的強(qiáng)烈攪拌作用下,形成W/O型乳狀夜,粘度要比純油的粘度高的多,并且隨溫度變化十分敏感。管線阻力的計(jì)算變得就更為復(fù)雜和不準(zhǔn)確。管內(nèi)的粘滯阻力損失計(jì)算一般要依據(jù)不同地區(qū)、不同油品等多種條件由室內(nèi)試驗(yàn)獲得其內(nèi)在規(guī)律。
高粘度流體流動(dòng)時(shí)摩擦阻力較大,研究稠油屬于哪種類型的流體,其流動(dòng)遵循哪種流動(dòng)規(guī)律。由于粘度值受溫度影響變化大,要研究油管內(nèi)的垂向溫度場。找出粘度在井筒自下而上的變化規(guī)律,最后計(jì)算垂直管流的摩擦阻力。常規(guī)油井計(jì)算得到的油井所需泵送壓頭,加上稠油井增加的摩擦阻力,得到稠油井所需泵送壓頭,從而配備稠油井需要的離心泵級(jí)數(shù)。
地層、管線與電泵組成一個(gè)系統(tǒng),由于井液粘度的影響,其管路特性曲線變的更加陡翹,使得泵在設(shè)計(jì)產(chǎn)量情況下所需要的揚(yáng)程較高。
3.離心泵特性曲線的粘度校正
當(dāng)離心泵輸送粘度大于水的石油產(chǎn)品時(shí),一般用輸送水時(shí)的性能參數(shù)換算確定泵輸送粘性流體時(shí)的性能。目前常采用前蘇聯(lián)國家石油機(jī)械研究設(shè)計(jì)院和美國水力學(xué)會(huì)的粘度換算圖計(jì)算。根據(jù)兩圖各自采用的修正雷諾數(shù),用修正雷諾數(shù)的常用對(duì)數(shù)作為自變量,把各換算系數(shù)看作雷諾數(shù)的函數(shù),采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和回歸方法做了公式化處理,將換算系數(shù)擬合成與各修正雷諾數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
根據(jù)稠油井液粘度值,將輸清水時(shí)的特性曲線換算為輸稠油時(shí)的特性曲線。由于經(jīng)典曲線校正法及實(shí)際應(yīng)用中系數(shù)法換算的局限性,需通過做試驗(yàn),根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果,作出校正曲線,嘗試找出不同粘度下的對(duì)應(yīng)換算關(guān)系。輸送稠油時(shí)的油井產(chǎn)量,根據(jù)具體粘度值,具體泵的特性曲線換算為清水時(shí)的排量。在各種規(guī)格的離心泵特性曲線上,找出一種排量為最佳工況時(shí)的離心泵,作為稠油井選定的泵的排量規(guī)格。至此,離心泵、泵型、泵級(jí)數(shù)選定。
根據(jù)離心泵校正后的功率
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