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机械采油新技术汇总

2016-03-24浏览次数:1714   来源:石油机械网
  【石油机械网】主要在加利福尼亚的科恩郡的大量油田进行了现场数据测试
 

一、出砂井中结合筛管的新有杆泵采油技术

       全球范围内较大比例的有杆泵采油井均受到地层产出固体颗粒的影响。卡泵或者其它部件过早的磨损是固体产出的两大主要危害。过去的时间中,工业上主要通过引入其它特殊的接液部件材料或者改进泵的设计来解决此类问题。然而现在防砂技术仍然存在很多不可靠性。
      
       结合过滤筛管的新型有杆泵技术现已问世,经过大量的测试主要是用来解决地层高产出固体颗粒问题。此技术可以有效地增长柱塞和筒壁使用寿命,现已在大量井中成功测试。在经典的有杆泵系统中,主要由固定阀尔、游动阀尔、泵体、柱塞。柱塞在地层单元和有杆的共同作用下在泵筒内进行往复式运动。游动阀尔位于柱塞的底部,随柱塞一起运动。由于柱塞的长度和柱塞外径与筒体内径间较小间隙,形成了有效的水力密封系统。上冲程中,游动阀尔关闭,将一定量的液体举升到地面。下冲程,由于筒体内液体增压,导致固定阀乐关闭。液体增压超过泵上液柱压力时,游动阀尔打开,液体进入泵内,为下一个上冲程做准备

       尽管形成了水力密封,但柱塞与泵筒表面的密封并不理想。在之间的较小间隙,会产生流体的流失,虽然这部分流失起到了润滑作用。但流失量与泵效间呈负相关,即流失量越大,泵效越低。

       在泵运行中,砂和其它足够硬尺寸较大的固体颗粒会进行柱塞与泵筒间隙,并在这些表面划出线性凹槽。这些凹槽通常被称为冲砂,而且会使得流体从这里流失,极大地降低了泵效,影响经济效益。过早的换泵更会影响正常作业如起下泵、延迟生产,产生较高的成本。

新技术泵的部件
       测试泵的技术采用先前提到的常规有杆泵结构,主要由泵筒、游动阀尔、固定阀尔组成。新技术与常规泵主要不同之处在于独特的柱塞组合和其防砂能力。常规的柱塞由一个部件组成,而此新技术则由三个部件组成:上部柱塞,下部柱塞以及将它们分隔开来的中间防砂筛管。图1给出的即为泵的装配图。上部柱塞为较高间隙配合的柱塞,并有一系列垫圈组成,保证与泵筒的内壁没有间隙。下部柱塞为工作柱塞将流体泵送到地面。过滤部件由一个将上下柱塞连接在一起的腔室组成,并提供一个可以使液体从内部流到环空的通道。一个开放式的带过流通道的衬管位到腔室内部。开缝过滤衬管只允许小于环空间隙的固体颗粒进入,这样它们本身就能够通过水力密封而不至于刮伤壁面。

泵的运行
       上冲程过程中,游动阀尔关闭,使得柱塞上部的水力压力增加。在常规设计中,由于压力的增加会使得一部分流体通过柱塞与泵筒间隙流失。而在新技术中,滤失的流体会通过上部垫圈的下端和下部垫圈的上端,使得整个垫圈的压力平衡。从而使得间更为密封,没有附加压力作用于流体产生流体滑失。

       由于上部柱塞部件起到平衡的作用,而下部柱塞部件发挥工作的作用。而过滤衬管又使得只有一定尺寸的微粒可以进入到下部工作柱塞进行密封。而所能通过的微粒的尺寸主要取决于泵筒内径与柱塞外径的间隙。当固体微粒通过过滤衬管时,较大的微粒会被收集在污染区,而较小的微粒则会通过。由于泵筒与柱塞间隙大于过滤衬管的缝隙,因此可以保证入流微粒的正常通过,因此极大地减轻了冲砂的影响。过滤过程一直进行直到达到冲程项部,并开始下降。

       正如图3所示,下冲程中固定阀尔关闭,游动阀尔打开,所输送流体通过柱塞内部和过滤中的污染区。而在上冲程中截留的较大的固体微粒滞留在流动路径中,而在此时则被清洗冲走。一旦到达下部,冲洗过程结束,并进入下一个循环。

 

图1新技术基本部件
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图2 上冲程泵运作图
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图3 下冲种泵动作示意图
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现场测试
    主要在加利福尼亚的科恩郡的大量油田进行了现场数据测试,在试用新技术前,收集了两个常规泵在问题井中的相关生产数据。问题井被定义具备以下特征:

  1. 受砂损害影响使得泵使用寿命受限;
  2. 两个泵的使用帮命均没有达到365天。

满足以上标准的问题井共计56口,其特征如下所示:


图4 使用新技术与先前常规泵的使用寿命对比图
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  1. 粘度从轻质油到重质油,含水从30-95%不等。
  2. 泵深主要集中在3000-4500英尺,很少能达到9000英尺。
  3. 每分钟可达6-7个冲次。

       对比的主要因素是运行时间,但没有记录影响寿命的主要原因。而由于受出砂影响造成的寿命短的原因可以分为以下:

  1. 冲砂或者腐蚀引起泵效降低;
  2. 过量的砂聚集在固定阀尔上下;
  3. 过量的砂聚集在游动阀尔上。

       除了上面的56口井之外,在2012-2013其它的尺寸的井眼也有安装,并模仿了之前的运行情况。对应的尺寸和安装情况如下所示:

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       为了进行更好地对比,这些安装主要针对运行时间(安装时间与出问题时间间隔天数)进行记录。

测试结果
       与常规泵相比采用新技术后,平均寿命增加了450%。其中,平均特性则在图5-7中给出。

图5 1.5寸井眼采用新技术与常规泵使用寿命对比
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图6 1.75寸井眼采用新技术与常规泵使用寿命对比图
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  • 1.25寸井眼下入新技术泵使用寿命增加了524%
  • 1.5寸井眼下入新技术泵使用寿命增加了192%
  • 1.75寸井眼下入新技术泵使用寿命增加了794%
  • 2寸井眼下入新技术泵使用寿命增加了278%

 

图7 2寸井眼采用新技术与常规泵使用寿命对比图
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       与采用常规泵的最长运行寿命相比,新技术仍然平均增加了293%的使用寿命。而对于确切的问题原因并没做详细记录。对于新技术井而言,百分之58的井由于井眼中砂的影响,有的井砂直接堵住了射开的孔眼,对往复式泵造行了灾难性伤害。

结论
       新技术与常规泵相比,极大地提高了泵的平均使用寿命。虽然没有给出确切的影响因素,但结果仍然是积极的。



 

二、艾普拉斯RTD公司推出Plant Master和DTI Trekscan新技术

       艾普拉斯RTD公司,是提供完整性技术服务的全球领军公司,它将在未来几个月内即将举行的若干会议上展示其创新的RTD Plant Master 技术。 RTD Plant Master是一个以超声波为基础的永久式监控系统,可持续地对炼油厂、化工厂、发电厂和海上设施的重要但难以触及的构件壁的厚度进行监测。

图 设备图
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       传感器使用高温压电陶瓷,被应用于超薄箔上,导致可挠性超声波换能器可以直接永久干耦合到组件的表面上。这些换能器则用于单点脉冲回波法测量组件厚度。
该传感器可以持续多年在温度高达200摄氏度即390华氏度以最佳性能运行,并且可以对极高温部件进行检查。

       管理和维护资产完整性一直是炼油厂、化工厂和发电厂运营商的关注点。常规无损检测已经可以使设备以具有成本效益的方式安全运行,但有些组件是无损检测技术人员无法接触到的,因为运行时其温度极高或极低,进行检查前需要停止运行。也有许多组件需要频繁和重复测量,而传统的方法无法做到这一点。

图 设备图
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       为了克服以上问题,艾普拉斯RTD开发了RTD Plant Master技术,用于提高客户用安全和高效的方式进行资产完整性管理的能力。除了RTD Plant Master技术,艾普拉斯RTD也将展示其最近推出的RTD DTI Trekscan技术。这个工具是首个可自由移动的管道检查工具,其设计可以连续以每秒一米(即2.2英里)的最佳速度在一维弯管中来回穿梭。而之前,它在管道中的运行被认为是无法用清管器进行检测的。

       双向工具测量传播超声波束的回波。接收到回波所花费的时间可以为剩余壁厚的测量提供高度精确的信息,并且能够对金属损耗异常进行测量和监测。

       RTD DTI工具的发展对客户来说好处多多,尤其是它测量管道金属损耗异常的能力,是具有领先地位的。它还具备了高水准的特性检测能力,而之前的工具是必须牺牲效率才能进行特性检测。


 

三、斯伦贝谢公司推出连续油管实时多次坐封型膨胀封隔器

       斯伦贝谢公司宣布推出ACTive Straddle连续油管实时多次坐封型膨胀式封隔器。该封隔器可以实现在一次试验后无需从油井中取出便可隔离和处理多油层,从而减少作业时间并优化生产。

 

图 设备图
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       当需要定位覆盖时,多油层的常规激励增产措施缺乏效率,导致回采产量较低。使用ACTive Straddle 坐封膨胀式封隔器,客户可以拥有一个稳健的多集系统,用以提供流体的精确位置,适当的深度控制,并且在干扰因素单一时使用实时测量方法进行处理的过程中确保封隔器的完整性。

       该膨胀式封隔器用连续油管(CT)传送到垂直井、倾斜井或水平井中,其对于单一干扰因素的多重处理可以消除移动封隔器和完井拆除时的昂贵花费。连续油管光纤实时遥测可提供井下测量,以优化流体位置,确保精确的深度控制,在设备的坐封和释放过程中监测封隔器压力,并确保精确的流量控制和坐封工具操纵。

       在现场测试过程中,共计执行了超过147个膨胀和收缩多集程序。在挑战陆上和海上干预条件时,ACTiveStraddle膨胀式封隔器也经过了超过六个干扰因素的现场测试,包括中东和北海测试。

       在中东地区,客户需要在两个油井中确定和修复多个插入式流入控制设备(ICD)。单个ACTive Straddle膨胀式封隔器使用分布式温度传感器分析以发现有故障的流入控制设备,即可使流量恢复正常。一个油井的产量从480桶/天增至1200桶/天,增加了150%。第二个油井的产量从2100桶/天增至5700桶/天,增加了171%;而且,与传统的油井作业相比,节约了一个多星期的作业时间。

应用范围:

  • 阻隔气水波及

  • 基岩增产

  • 化学处理

  • 防砂处理


优点:

 

  • 现场油井作业

  • 缩短停钻时间

  • 强健的多层级系统

  • 通过可操控的控制设置提高效率和可靠性

  • 设备的材料可在高化学腐蚀和恶劣的井下环境中保持完好

  • 高压封闭和隔离

  • 通过ACTive系列工具对井下连续油管进行实时压力监测精确的深度控制,可测量到

  1. 井底压力,井底温度,流体位置和封隔器压力

  2. 套管接箍定位,伽马射线或两者的深度控制

  3. 更准确的流量控制和轻松的工具操作



四、Hinto能源公司开发出提高石油产量和储量的专有技术

      科罗拉多州,丹佛市—Hinto能源公司,是一家在俄亥俄、犹他和蒙大拿州从事勘探、收购和开发油气生产井的公司。该公司宣布,其一直致力于开发一项新的专有技术,以期提高新钻井和现有的石油和天然气井的产量和储量。虽然有大量的支持记录显示半径短至10英尺的侧钻井可以增加产量,该技术设计从延伸范围最大为300英尺的垂直井钻取多个极短半径侧钻井。

      Hinto已对此项技术做出评估,这将促使该公司从新井和现有井中提取更多的石油和天然气,同时还大幅增加了石油和天然气储备。由于最近油价和天然气价格下滑,该技术已经得到重视,该公司正在公司的油井中加速推进此项目的相关工作。

       利用类似技术的公司,如巴克曼喷射钻井公司,已经表明,30英尺至100英尺的侧钻井可以使新钻井增产50%至200%,而低产井则可以实现100%至1000%的增产;而且在某些情况下,该技术可以取代水力压裂技术。

       在乔希科技国际公司准备的报告“多个侧钻井对油井动态的影响”中,相比于类似的传统钻孔或者裸眼垂直井,钻取三个五十英尺的侧钻井可以将产量和相关储量提高80%至620%。产量和储量的潜在增量是对于厚度为20英尺或者更薄的油区而言,因各个油区纵向渗透性、地表损伤、油井直径和其他因素的变化而变化。

       在过去的30个月里,该公司一直在开发这种井下完井技术,并且这一技术将开采出更多的石油,增加现有井、新钻井和新井场储量。



五、Wavefront推出动态油井激励模拟软件

       埃德蒙顿,阿尔塔— Wavefront 技术解决方案公司是一家为各石油和天然气生产商提供流体输送过程的技术供应商,该公司的技术是可以实现石油储量增量最大化的广泛有效的方法,即通过提高石油采收率项目以及通过更有效的增产措施提高单井产能。该公司日前宣布Powerwave油井激励技术已经在阿曼的三个油井中成功完成。

       油井激励方案用该公司新近推出的动态油井激励模拟软件事先设计完成。

       Wavefront技术解决方案公司的Powerwave油井激励模拟软件是石油行业分析和设计油井激励的唯一软件。他还说,Wavefront和它的营销合作伙伴将协力为阿曼、阿拉伯联合酋长国和沙特阿拉伯进一步设计模拟软件。




六、 Flowrox公司推出泵和减震器维护的新产品

       Flowrox公司是重型工业阀门制造和服务的全球领导者,其日前推出的产品——Flowrox Expulse,其设计可以在泵和减震器的维护过程中降噪减震。而传统的维护方法的噪音和振动可能会损坏管道,从而进一步导致管道破损,带来经济损失。
 

图 设备图
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      Flowrox公司被认为是工业阀门和工业泵制造的领导者,在管道动力学及将其丰富的知识和经验应用到每一个新产品的设计方面,Flowrox公司也是业界的权威。

      石油和天然气、采矿、冶金以及其他一些行业的公司都需要用压力移动材料或流体,这一运输过程需要使用管道和阀门,而Flowrox Expulse应运而生;而且,在多生产线和解决方案领域,枫诺公司在以上行业均享有盛誉。

      众所周知,传统的脉动减震器会产生不平衡的晃动,可能导致故障或操作缺陷,而这又需要额外的附加物和设备,以应对晃动所带来的挑战。

      Flowrox公司为这一有效的脉冲减震器系统设计了一套完整的解决方案,这一设计过程中工程革新和独创功不可没。它可以降低噪音,与此同时控制压力峰值,并确保流体持续流动。

      Flowrox Expulse最显著的特征之一是,它可以减少高达10%的能源消耗,这主要是由于它可以消除高达90%的震动。

      另外,该设备减少了对管道和泵的锤打,从而延长了泵轴承和齿轮箱的工作寿命,这是高性能环境下管线作业磨损的两个关键部件。

      由于管道完整性威胁而导致的停工不仅仅是代价非常高昂,而是破坏了依赖于该类型设备的客户的创收能力。该公司已经设计了Flowrox Expulse,以期用具有成本效益的方式来帮助减少管道破坏和断裂的机率。

      Flowrox Expulse的脉冲减震器为防止沉淀物、颗粒或残渣聚集提供了可靠的解决方案,这得益于其内置自动清洗操作。Flowrox Expulse除了优异的产品质量性能,Flowrox公司还提供为期一年的保修,并且在使用Flowrox Expulse系统时如果发生断裂,公司将更换软管束。


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