CN110984921A - 一种应用于低产井的人工举升装置及举升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种应用于低产井的人工举升装置及举升方法,其中应用于低产井的人工举升装置包括潜油电泵、电潜泵保护器、气水分离器、泵外套、螺旋管道、温控阀门系统,泵外套为圆筒,上端面留有中心孔,气水分离器上部从中心孔穿出并在中心孔处与泵外套固定连接,潜油电泵位于泵外套中且处于泵外套中下部,泵外套下端面设置有大量进液孔,螺旋管道以螺旋的方式缠绕在潜油电泵外部,螺旋管道上出口连接气水分离器的吸入口,吸入口处设置单流阀,螺旋管道下入口穿过泵外套进入套管中;温控阀门系统包括井下发电机、线路板、旋转阀门、电机,潜油电泵处设置温度传感器。本发明能实现潜油电泵温度的自动控制,节能效果好。
Description
技术领域:
本发明涉及的是电动潜油离心泵人工举升领域,具体涉及的是一种应用于低产井的人工举升装置及举升方法。
背景技术:
人工举升即人为地向油井井底增补能量,将油藏中的石油举升至井口的方法。随着采出石油总量的不断增加,油层压力日益降低;注水开发的油田,油井产水百分比逐渐增大,使流体的比重增加,这两种情况都使油井自喷能力逐步减弱。为提高产量,需采取人工举升法采油(又称机械采油),是油田开采的主要方式,特别在油田开发后期,有泵抽采油法和气举采油法两种。
海上油田由于环境因素的限制,采用电动潜油离心泵效果较好。电动潜油离心泵,简称电泵,是将电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下举升设备。电潜泵是在井下工作的多级离心泵,同油管一起下入井内,地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电泵,使电机带动多级离心泵旋转,将电能转换为机械能,把油井中的井液举升到地面。近年来,国内外电潜泵举升技术发展很快,在油田生产中,特别是在高含水期,大部分原油是靠电潜泵生产出来的。电潜泵在非自喷高产井和高含水井的举升技术中起着重要的作用。
电动潜油离心泵主要依靠潜油电泵带动整个电动潜油离心泵来进行采油工作,其中潜油电泵工作时会产生较大热量。在低产井中井下液量较少,携带热量的效果大大下降,导致潜油电泵温度过高,导致烧泵,进而损坏整个泵组。
发明内容:
本发明的一个目的是提供一种应用于低产井的人工举升装置,这种应用于低产井的人工举升装置用于解决低产井采油过程中潜油电泵温度过高,导致烧泵的问题,本发明的另一个目的是提供这种应用于低产井的人工举升装置的举升方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种应用于低产井的人工举升装置包括潜油电泵、电潜泵保护器、气水分离器、泵外套、螺旋管道、温控阀门系统,电潜泵保护器短接在气水分离器下部,电潜泵保护器下端口短接潜油电泵;泵外套为圆筒,上端面留有中心孔,气水分离器上部从中心孔穿出并在中心孔处与泵外套固定连接,潜油电泵位于泵外套中且处于泵外套中下部,泵外套下端面设置有大量进液孔,螺旋管道以螺旋的方式缠绕在潜油电泵外部,螺旋管道上出口连接气水分离器的吸入口,吸入口处设置单流阀,螺旋管道下入口穿过泵外套进入套管中;温控阀门系统包括井下发电机、线路板、旋转阀门、电机,潜油电泵处设置温度传感器,温度传感器连接线路板,线路板连接电机,电机输出轴插设于电机上方,电机输出轴向上延伸至气水分离器侧面,电机输出轴上端连接有旋转阀门,旋转阀门控制螺旋管道流量,井下发电机短接在潜油电泵下方,连接电缆一端连接井下发电机,另一端连接线路板。
上述应用于低产井的人工举升装置的举升方法:
当低产井套管中液量充足,动液面足以没过潜油电泵时,套管中液体通过泵外套进液孔进入泵外套,套管中液体温度较低,液体进入泵外套后对潜油电泵冷却;同时套管中的液体通过螺旋管道进入气水分离器,再由气水分离器至多级离心泵,进而举升至油管内,实现人工举升,另外,在这个过程中将潜油电泵的热量向上携带,实现对潜油电泵冷却;
当低产井套管中液量不足,动液面不足以没过潜油电泵时,液体通过螺旋管道进入气水分离器,再由气水分离器至多级离心泵,进而举升至油管内,实现人工举升,另外,当液体在螺旋管道内流动时,通过热交换和热传递将潜油电泵的热量向上携带,由于螺旋管道环绕在潜油电泵外,液体在螺旋管道内的流动距离变大,液体携带的热量对潜油电泵进行冷却;
温度传感器检测潜油电泵温度,线路板依据潜油电泵温度与设定安全温度控制电机输出轴的转角,对旋转阀门进行转角调节,改变旋转阀门流量的大小,当潜油电泵温度小于或等于设定安全温度,旋转阀门逐渐打开,温度越小,旋转阀门开度越大,减少螺旋管道内液量,提高采液效率;当潜油电泵温度大于设定安全温度,旋转阀门逐渐关闭,温度越大,旋转阀门开度越小,提高螺旋管道内液量,增强对潜油电泵的冷却效果,实现对潜油电泵温度的自动控制。
本发明具有以下有益效果:
1. 在低产井中井下液量较少,携带热量的效果大大下降,导致潜油电泵温度过高,导致烧泵,进而损坏整个泵组,本发明在保证低产井采出液量的同时可以有效降低潜油电泵温度,使整个采油装置稳定工作,解决了海洋采油平台上电动潜油离心泵在开采过程中温度过高的问题。
2. 本发明能实现潜油电泵温度的自动控制,节能效果好。
附图说明:
图1为本发明应用于低产井的电潜泵回流举升装置示意图;
图2为本发明中温控阀门系统装置图;
图3为验证本发明的室内实验装置图。
图中:1潜油电泵、2电潜泵保护器、3气水分离器、4输电电缆、5套管、6泵外套、7螺旋管道、8温控阀门系统、9井下发电机、10连接电缆、11温度传感器、12线路板、13电机输出轴、14旋转阀门、15电机、16单流阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
如图1所示,这种应用于低产井的人工举升装置包括潜油电泵1、电潜泵保护器2、气水分离器3、多级离心泵、油管、泵外套6、螺旋管道7、温控阀门系统8,气水分离器3的上端口和多级离心泵的下端口连接,多级离心泵短接单流阀16,单流阀16短接在油管下部,电潜泵保护器2短接在气水分离器3下部,电潜泵保护器2下端口短接潜油电泵1;输电电缆4一端和井上平台连接,一端通过电缆封隔器和潜油电泵1连接,电缆封隔器设置在油管底部、单流阀16上方。
泵外套6为圆筒,上端面留有中心孔,上端面中心孔与气水分离器3尺寸相配,气水分离器3上部从中心孔穿出并在中心孔处与泵外套6固定连接,泵外套6固定在气水分离器3中部与潜油电泵1下方之间,其下端面与潜油电泵1保持较大距离,泵外套6下端面设置有大量进液孔,螺旋管道7以螺旋的方式缠绕在潜油电泵1外部,螺旋管道7上出口连接气水分离器3的吸入口,吸入口处设置单流阀16,螺旋管道7下入口穿过泵外套6进入套管5中。
温控阀门系统8包括井下发电机9、线路板12、旋转阀门14、电机15,潜油电泵1处设置温度传感器11,温度传感器11连接线路板12,线路板12连接电机15,电机输出轴13插设于电机15上方,电机输出轴13向上延伸至气水分离器3侧面,电机输出轴13上端连接有旋转阀门14,旋转阀门14控制螺旋管道7流量,井下发电机9短接在潜油电泵1下方,连接电缆10一端连接井下发电机9,另一端连接线路板12。
本发明属于人工举升方法中泵抽采油法,主要关注海上油田人工举升方法。针对海洋采油平台上电动潜油离心泵在开采过程中温度过高的问题,本发明设置泵外套6以及螺旋管道7。在低产井套管中,液量为间歇性减少,即并非液量总是较少。当套管5中液量充足,动液面足以没过潜油电泵1时,套管5中液体可通过泵外套6下端面上的进液孔进入泵外套6,套管5中液体温度较低,进入泵外套6后可实现对潜油电泵1的冷却效果;同时套管5中的液体通过螺旋管道7进入气水分离器3,在这个过程中将潜油电泵1的热量向上携带,同时实现潜油电泵1冷却效果。
当套管5中液量不足,动液面不足以没过潜油电泵1时,液体通过螺旋管道7进入气水分离器3,当液体在螺旋管道7内流动时,可通过热交换和热传递将潜油电泵1的热量向上携带,由于螺旋管道7环绕在潜油电泵1外,液体在管道内的流动距离变大,液体可携带的热量的大大变多,整体呈螺旋上升状态,进而实现对于潜油电泵1的冷却效果。
温度传感器11检测潜油电泵1温度,线路板12依据潜油电泵1温度与设定安全温度控制电机输出轴13的转角,即可对阀门进行转角调节,改变阀门流量的大小,当潜油电泵1温度小于或等于设定安全温度,阀门逐渐打开,温度越小,阀门开度越大,减少螺旋管道7内液量,提高采液效率;当潜油电泵1大于设定安全温度,阀门逐渐关闭,温度越大,开度越小,提高螺旋管道7内液量,增强对潜油电泵1的冷却效果。从而实现温度的自动控制,节能效果好。线路板12依据环境温度与设定温度控制电机输出轴13的转角,属于现有技术。
低产井套管中全部液体通过螺旋管道7进而进入气水分离器3,通过温控阀门系统8控制管道内流量,进入螺旋管道7中的液体最终都将由气水分离器3至多级离心泵,进而举升至油管内,实现人工举升的效果,这样在保证采出液量的同时可以有效降低潜油电泵1温度,使整个采油装置稳定工作。
为了验证本发明能够有效降低潜油电泵温度,采取室内实验装置对本发明进行秘密测试,实验装置如图3所示。室内实验装置主要由潜油电泵1、电潜泵保护器2、气水分离器3、输电电缆4、套管5、泵外套6、螺旋管道7、温控阀门系统8、温度传感器11组成。
电潜泵保护器2短接在气水分离器3下部,电潜泵下端口短接有潜油电泵1,输电电缆6一端和井上平台连接,一端和潜油电泵1连接,泵外套6为圆柱形,上端面留有中心孔,上端面中心孔与气水分离器3尺寸相配,固定在气水分离器3中部与潜油电泵1下方之间,其下端面与潜油电泵1保持较大距离,泵外套6下端面设置有大量进液孔,螺旋管道7以螺旋的方式环绕在潜油电泵1外部,其上出口连接气水分离器3的吸入口,连接处为单流阀,下入口穿过泵外套6进入套管5中。温控阀门系统8包括井下发电机9、连接电缆10、温度传感器11、线路板12、电机输出轴13、旋转阀门14、电机15。其中一个温度传感器11设置在潜油电泵1附近,温度传感器11连接线路板12,线路板12一端连接温度传感器11,一端通过连接电缆10连接电机15,电机输出轴13插设于电机15上方,电机输出轴13上端连接有旋转阀门14,旋转阀门14控制螺旋管道7流量,井下发电机9短接在潜油电泵1下方,第二个温度传感器设置在套管底,第三个温度传感器设置在潜油电泵1上部。
实验准备:向套管5中注入5L水及二氧化碳,此时动液面不足以没过潜油电泵1,但螺旋管道7下出口在动液面以下,温度传感器显示注入气液混合物温度为21℃。
开始实验:打开电潜泵,二氧化碳及水在压力作用下进入螺旋管道7,从上出口进入气水分离器3,液体通过螺旋管道7进入气水分离器3。当液体在螺旋管道7内流动时,可通过热交换和热传递的方式将潜油电泵1的热量向上携带,由于螺旋管道7环绕在潜油电泵1外,液体在管道内的流动距离变大,液体可携带的热量的大大变多,整体呈螺旋上升状态,进而实现对于潜油电泵1的冷却效果,同时达到人工举升的作用。实验进行20min,记录20min时采出水量,同时每2min记录潜油电泵1温度。
经过室内试验发现,开始实验时潜油电泵1温度为47℃,至20min时温度变化曲线先上升,后平稳,最终稳定在68℃,符合安全工作温度。;20min时,共采出3.72L水,符合预期泵效。
Claims (2)
1.一种应用于低产井的人工举升装置,其特征在于:这种应用于低产井的人工举升装置包括潜油电泵(1)、电潜泵保护器(2)、气水分离器(3)、泵外套(6)、螺旋管道(7)、温控阀门系统(8),电潜泵保护器(2)短接在气水分离器(3)下部,电潜泵保护器(2)下端口短接潜油电泵(1);泵外套(6)为圆筒,上端面留有中心孔,气水分离器(3)上部从中心孔穿出并在中心孔处与泵外套(6)固定连接,潜油电泵(1)位于泵外套(6)中且处于泵外套(6)中下部,泵外套(6)下端面设置有大量进液孔,螺旋管道(7)以螺旋的方式缠绕在潜油电泵(1)外部,螺旋管道(7)上出口连接气水分离器(3)的吸入口,吸入口处设置单流阀,螺旋管道(7)下入口穿过泵外套(6)进入套管(5)中;温控阀门系统(8)包括井下发电机(9)、线路板(12)、旋转阀门(14)、电机(15),潜油电泵(1)处设置温度传感器(11),温度传感器(11)连接线路板(12),线路板(12)连接电机(15),电机输出轴(13)插设于电机(15)上方,电机输出轴(13)向上延伸至气水分离器(3)侧面,电机输出轴(13)上端连接有旋转阀门(14),旋转阀门(14)控制螺旋管道(7)流量,井下发电机(9)短接在潜油电泵(1)下方,连接电缆(10)一端连接井下发电机(9),另一端连接线路板(12)。
2.一种权利要求1所述的应用于低产井的人工举升装置的举升方法,其特征在于:
当低产井套管中液量充足,动液面足以没过潜油电泵(1)时,套管(5)中液体通过泵外套(6)进液孔进入泵外套(6),套管(5)中液体温度较低,液体进入泵外套(6)后对潜油电泵(1)冷却;同时套管(5)中的液体通过螺旋管道(7)进入气水分离器(3),再由气水分离器(3)至多级离心泵,进而举升至油管内,实现人工举升,另外,在这个过程中将潜油电泵(1)的热量向上携带,实现对潜油电泵(1)冷却;
当低产井套管中液量不足,动液面不足以没过潜油电泵(1)时,液体通过螺旋管道(7)进入气水分离器(3),再由气水分离器(3)至多级离心泵,进而举升至油管内,实现人工举升,另外,当液体在螺旋管道(7)内流动时,通过热交换和热传递将潜油电泵(1)的热量向上携带,由于螺旋管道(7)环绕在潜油电泵(1)外,液体在螺旋管道(7)内的流动距离变大,液体携带的热量对潜油电泵(1)进行冷却;
温度传感器(11)检测潜油电泵(1)温度,线路板(12)依据潜油电泵(1)温度与设定安全温度控制电机输出轴(13)的转角,对旋转阀门(14)进行转角调节,改变旋转阀门(14)流量的大小,当潜油电泵(1)温度小于或等于设定安全温度,旋转阀门(14)逐渐打开,温度越小,旋转阀门(14)开度越大,减少螺旋管道(7)内液量,提高采液效率;当潜油电泵(1)温度大于设定安全温度,旋转阀门(14)逐渐关闭,温度越大,旋转阀门(14)开度越小,提高螺旋管道(7)内液量,增强对潜油电泵(1)的冷却效果,实现对潜油电泵(1)温度的自动控制。
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