液压无杆采油泵技术在油田的应用.doc

液压无杆采油泵技术在油田的应用
摘要： 随着油田开发的进一步深入，稠油开采难度逐渐加大，严重制约了油田的正常开发，因此急需探讨新的开采技术来解决稠油开采难题。本文阐述了液压双作用无杆采油泵技术在辽河油田的应用现状以及效果，从而为稠油开发提供了新的技术支撑。
abstract: with the further deepening development of the oil field, it is gradually difficult to exploit heavy oil, which has seriously hampered the normal development of the oilfield, so it is the urgent need to explore new mining technology to solve the heavy oil recovery problems. this paper describes the application status and effects of hydraulic double-acting rodless mining pump technology in liaohe oilfield, so as to provide a new technical support for heavy oil development.
关键词： 稠油开采；降粘；液压稠油开采系统；降低生产成本；前景广泛
key words: exploitation of heavy oil；viscosity reduction；hydraulic heavy oil recovery system；reduce production costs；prospects for a wide range
0 引言
辽河油田是我国主要的稠油开发区，目前发现数量众多的稠油油藏，其埋藏深度为1000～1500m。稠油粘度大，开采中流动阻力大，不仅驱替效率低，而且体积扫油效率也低，难于用常规方法进行开采。国内外对稠油、高凝油区块的采油装置主要存在抽油机负荷过大，加热系统能耗过大，磨损严重，泵效急剧降低等问题。全液压稠油开采装置随之应运而生，本装置与传统稠油开采方法的最大区别是：只用一套液压系统就完成了所需要的稠油的降粘与提升过程。其主要实现办法是将液压系统置于原油中，用液压方式驱动采油泵工作，同时动力液压油在系统中与原油发生热交换，从而实现原油的降粘过程。
1 全液压稠油开采装置原理及性能
目前稠油、高凝油的开采需要两套系统，一是提升原油的机械系统，二是在提升过程中给原油降粘的加热系统。液压稠油开采是一种能同时实现原油的提升和加热的二合一系统。其最重要的特点是将液压油管置于原油管中，当高温高压的动力液压油进入井底驱动液压马达时，液压油通过液压油管与包围管外的原油发生热交换，从而降低原油的粘度，增强原油的流动性，提高原油的提采率。
1.1 液压原理图 液压稠油开采系统液压原理如图1所示。系统工作时，地面油泵（1）输出高压高温液压油。液压油通过液压油管传输到马达（8），马达（8）再驱动采油泵（9），将原油提升到地面。
系统的工作过程如下：
①初始时，柱塞泵（1）输入液压油，经过二位四通液控换向阀（7）驱动摆动式叶片马达（8）。
②摆动式叶片马达（8）带动摆动式叶片泵（9）转动。马达和泵的联结轴将二位三通换向阀（6）的控制轴压下。
③当摆动马达（8）的叶片摆动到极限位置时，二位三通换向阀（6）的换向阀主轴位于马达轴的凹槽处弹起，实现换向。
④高压油通过阀（6）输入到二位四通换向阀（7）的控制油腔，阀（7）换向，从而使摆动式叶片马达（8）的进油、回油互换。
⑤摆动叶片马达（8）往回摆，当叶片摆动到初始位置时，换向阀（6）换向。
⑥二位四通换向阀（7）控制油路被隔断，弹簧复位。油路回到初始位置。重复以上过程。
1.2 性能特点 液压稠油开采系统，也叫液压稠油摆动式二合一抽油系统（yrb），是属无杆泵采油系统，适用与套管内径≥150mm，油管内径≥100mm斜井、水平井等各种石油条件的油井。它是一种全新的采油装备，是集加热、抽油为一体的新型采油设备。此设备较好的解决了稠油、高凝油在提升过程中的温降及稠油、高凝油入泵难的问题，此设备与传统开采稠油、高凝油设备相比，能大大的降低生产成本，比传统的稠油开采设备省电约60%。
液压稠油开采系统，是将液压马达置于井下，液压马达和采油泵同轴、直接驱动采油泵将原油向上举升，克服了抽油机采油的机械省耗、因抽油杆受载伸长而降低泵效的缺点，同时也减少了抽油杆和油管摩擦以及因此而造成掉杆等重大机械事故的危险。
液压稠油开采系统，是将加热后的导热油或其它动力介质通过安装在油管内的封闭式动力液管输送到井下液压马达，液压马达将液压能转换成机械能驱动采油泵工作（液压马达和抽油泵同轴）。同时热介质在下降的过程中对上升的原油加热，使原油能顺利的到达地面井口，并且原油出口温度能控制在所需范围之内。
液压稠油开采系统的加热系统置于地面。所以，加热温度和加热方式的调节和选用配套极为方便。
液压稠油开采系统的液力控制置于地面，液压马达的输出扭矩力是与液力介质的流量和压力有关的，因此，可以极为方便的调节流量和压力控制液压马达的转速和扭矩力，从而控制原油的产量。
液压稠油开采系统在液压马达下端装有反向端流装置，及采油泵下尾管预热装置。可以在开井初期进行反向流程（机组不工作）对泵下、井筒全程加热，从而很好地解决了稠油入泵难的问题。
液压稠油开采系统有较强的防砂能力，由于泵筒短，运转速度慢，叶片运动距离短，原油出口大，所以对含砂原油有较强的适应性和排砂能力。
1.3 工艺流程 工艺流程见全液压稠油开采装置系统流程图2所示。井下系统中，摆动马达置于采油泵的下面，换向阀置于马达的下面。当动力油进入井底时，先流经采油泵、液压马达、换向阀，然后再进入液压马达的油腔，马达转动后，带入采油泵转动。这样安装，再加上换向阀下面的尾管，是为了使液压油充分给系统加热。同时，原油管与套管之间形成了夹层。通常原油在夹层中的液面距地面有几百米高，这样夹层可以保温作用，防止原油在上升的过程中随地层温度的降低而降温增粘。
2 摆动式叶片马达结构及其参数
摆动马达是传动系统中重要的元件之一，其主要特点是输出轴的旋转运动，并且输出轴能在较低的转速下产生很大的扭矩。摆动马达所产生的扭矩与重量和 尺寸的比值是很高的，可以说，摆动马达是把压力转变成扭矩最合理和最紧凑的装置。
液压稠油开采装置系统采用的是摆动式双叶片马达，为了减少磨损而造成大量的泄漏，动静叶片的轴端采用的是陶瓷材质的挡油环。缸体横截面如图3所示。a孔为轴向螺纹孔，通过螺栓可与马达上下端盖紧锁。马达缸体两端螺纹孔为盲孔，均向分布，为6个。b孔为通孔，有2个，是原油从地底提升至地面的通流孔。c孔为摆动式叶片马达的液压油进出油口，有4个，对角油口同时进油或出油。
3 经济评价
3.1 普通电潜泵抽油机的拖动电机为45kw，加温降粘功率为120kw，由于井口出口原油温度较低，井口至井罐口间需加热，加热功率为24kw，大罐加热功率为24kw，总装机容量为45kw+120kw+24kw×2=213kw，日耗能费用：213kw×24小时×0.42元=2067.04元。
3.2 螺杆泵抽油机的拖动电机为37kw，加温降粘功率为70kw，井口至进罐中间加热为20kw，总装机容量为37+70+20=127kw，日耗能费用：127kw×24小时×0.42元=1280.16元。
3.3 液压无杆采油泵电机为20kw，加温降粘可采用两种方式：一是电加热；二是天然气加热。由于原油出口温度高，所以井口至罐之间无须加热。电加热降粘功率为50kw，总装机容量为20+50=70kw，日耗能费用：70kw×24小时×0.42元=705.6元。用天然气加热降粘，日耗天然气量为60-80m3，耗天然气费用为：20kw×24小时×0.42元+80m3×0.52元=243.2元。由此可见液压无杆采油泵的性能强，生产费用低，具有广泛的使用价值。
4 结论
4.1 液压稠油开采装置的研究是很有必要的，与其它采油方式相比，具有重要的理论和经济意义；
4.2 利用液压的方式驱动井下马达和采油泵的采油方式是可行的，而且安全可靠，应用前景广泛。
参考文献：
[1]阳鑫军.稠油开采技术[j].海洋石油，2003，(02).
[2]田仲强,黄敏,田荣恩,李芳田,张新丽.胜利油田稠油开采技术现状[j].特种油气藏，2001，(04).
[3]李永堂等编著.液压系统建模与仿真[m].冶金工业出版社, 2003.