國外機(jī)械采油技術(shù)進(jìn)展

1、1國外機(jī)械采油技術(shù)進(jìn)展1.1抽油機(jī)國外抽油機(jī)總的發(fā)展方向是：超大載荷、長沖程、低沖次；自動化、智能化；高效節(jié)能；高適應(yīng)性；無游梁長沖程、大型化。游梁式抽油機(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度日益提高；各種節(jié)能機(jī)型得到了普遍推廣；抽油機(jī)自動化控制系統(tǒng)也被廣泛使用；多種型式的無游梁長沖程抽油機(jī)的發(fā)展已日趨完善。1.2抽油桿為了滿足大泵強(qiáng)采、小泵深抽、稠油井、高含蠟井、腐蝕井和斜井采油的需要，國外研制了許多特種抽油桿，如超高強(qiáng)度抽油桿、玻璃鋼抽油桿、空心抽油桿、電熱抽油桿、KD級抽油桿、連續(xù)抽油桿、金屬塑料復(fù)合噴涂防腐抽油桿、柔性抽油桿和鋁合金抽油桿，進(jìn)一步提高了抽油桿的使用壽命和應(yīng)用

2、范圍。Amoco公司利用碳纖維合成技術(shù)研究而成的抽油桿，可以作為連續(xù)的合成帶狀抽油桿取代常規(guī)柱狀抽油桿，以提高標(biāo)準(zhǔn)游梁式舉升系統(tǒng)的工作性能。加拿大Corod公司研究開發(fā)的橢圓截面型連續(xù)抽油桿，已經(jīng)在許多國家15000多口井中使用，最大下泵深度已達(dá)3500m，均取得了較好的使用效果，Corod抽油桿與油管相對磨損較少，抽油桿應(yīng)力減少23%，光桿最大載荷減少12.6%，消耗功率減少14.3%，特別適用于深井、斜井和叢式井開采石油及小.直徑油管抽油。美國Axelson公司生產(chǎn)的S-80型超高強(qiáng)度抽油桿，由于抗疲勞強(qiáng)度高，消耗功率減少30%-50%。美國Maga公司生產(chǎn)的鋁合金抽油桿，耐腐蝕能力很強(qiáng)，

3、質(zhì)量較輕，操作方便，消耗功率減少30%-50%，是一種很有發(fā)展前途的抽油桿。俄羅斯杜馬茲石油股份公司2000年在1317油井和1520油井安裝了2套玻璃鋼抽油桿。玻璃鋼抽油桿的優(yōu)良性能表現(xiàn)為兼有相當(dāng)大的強(qiáng)度和很大的彈性，其質(zhì)量大大低于鋼質(zhì)抽油桿。這樣在不改變設(shè)備類型的情況下，可以使用提高泵排量的大直徑柱塞泵。1.3抽油泵有桿抽油泵由于結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、操作簡便、維修容易，仍然是美國和俄羅斯等國的主要機(jī)械采油設(shè)備。國外抽油泵發(fā)展的特點(diǎn)是：抽油泵向適應(yīng)出砂、高油氣比、稠油、腐蝕、井斜等特殊井況，滿足深抽和強(qiáng)采需要以及高效、長壽命方向發(fā)展。形成了范圍較廣的尺寸系列，能適應(yīng)油井不同井深及采液量的需要

4、。目前國外長沖程泵及相應(yīng)的抽油機(jī)發(fā)展很快。抽油泵的泵筒與柱塞副和閥件的耐久性的提高增加了使用壽命。1.3.1抽稠泵目前美國已有長度為5.5m、6.1m、7.6m、10.37m、12.2m、15.24m的長沖程抽稠油泵。俄羅斯已將沖程為6m的稠油泵列為國家標(biāo)準(zhǔn)，并研制出長泵筒和長柱塞結(jié)構(gòu)的HTKCB6048型稠油泵，最大排量為234m3d。1.3.2超長沖程抽油泵美國Axelson公司研制出了直徑為44.45mm、沖程為24.38m的桿式抽油泵。前蘇聯(lián)試制了沖程達(dá)上百米的特種有桿泵，與鋼帶式超長沖程抽油裝置配用。1.3.3防氣鎖泵美國HarbisonFischer公司開發(fā)成功了一種可在氣鎖情況下

5、使用的新型有桿泵。采用它有助于消除氣鎖，縮小桿柱應(yīng)力范圍，消除泵的氣液擊，減輕桿管摩擦。此外，加拿大HarbisonFischer有限公司生產(chǎn)出了一種高排量、高壓縮能力凡爾罩的有桿泵，其液體通過能力比現(xiàn)有凡爾罩高一倍，并能對液體傳遞螺旋運(yùn)動，從而延長凡爾球的使用壽命；美國Nilcra陶瓷公司研制了PSZ陶瓷抽油泵閥。經(jīng)過60多口油井實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：平均檢泵周期延長4.4倍，每口油井修理費(fèi)用減少13640美元，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3.4多功能抽油泵Texaco公司設(shè)計(jì)的井下往復(fù)泵，置于油水分界面上，在上沖程時(shí)提升油，在下沖程時(shí)注入水。1.3.5螺桿泵隨著各國稠袖、含砂、含氣井的數(shù)量越來越多，

6、為滿足油田開采工藝的需要，近十年來，各國有關(guān)制造廠和公司相繼推出了井下單螺桿抽油泵系列產(chǎn)品，主要以地面驅(qū)動、抽油桿傳動為主。螺桿泵開采技術(shù)的發(fā)展趨勢包括改進(jìn)螺桿泵的選擇性以增強(qiáng)其適應(yīng)性，改進(jìn)螺桿泵性能提高其運(yùn)行和節(jié)能效率，延長螺桿泵的使用壽命等。1.4國外在機(jī)械采油方面的配套技術(shù)1.4.1有桿泵抽油系統(tǒng)效率評價(jià)美國休斯頓Case Services公司2001年研制成功評價(jià)有桿泵抽油系統(tǒng)效率的csBeam軟件系統(tǒng)。利用這套系統(tǒng)可進(jìn)行井下動態(tài)分析、可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)新型抽油系統(tǒng)、優(yōu)化抽油機(jī)的平衡、監(jiān)控油井的動態(tài)變化，以確保每口井以最高產(chǎn)量生產(chǎn)。1.4.2有桿泵控制器Lufkin自動化公司在2005

7、年第二季度將氣體密閉輸送技術(shù)引入SAM Well Manager有桿泵控制器。應(yīng)用這一新型的聯(lián)合技術(shù)，可以解決一直以來存在的維持產(chǎn)量的同時(shí)降低成本這一技術(shù)難題。1.4.3抽油井動態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)此系統(tǒng)是建立在便攜式計(jì)算機(jī)及綜合數(shù)據(jù)采集程序包基礎(chǔ)上研制出來的。它可以作為定期優(yōu)化油井動態(tài)的一種診斷工具，1.4.4油井抽空控制Madison工程公司生產(chǎn)的一種抽空控制器，能利用數(shù)字信號處理技術(shù)優(yōu)化油井抽汲工作，不需要測示功圖而只測定交流電壓及電機(jī)的電流就能判斷油井抽空情況，并能存儲一個(gè)月的相關(guān)信息，其配套的控制程序能自動調(diào)節(jié)停抽時(shí)間間隔以優(yōu)化油井的產(chǎn)量。2國內(nèi)機(jī)械采油技術(shù)現(xiàn)狀為了適應(yīng)不同類型油藏的開發(fā)需

8、要，國內(nèi)在機(jī)械采油領(lǐng)域研究與應(yīng)用了系列新技術(shù)。2.1抽油機(jī)研究開發(fā)了各種類型的抽油機(jī)，提高了抽油機(jī)的適應(yīng)性。為了適應(yīng)各種油藏條件，如含砂、含氣、含蠟、稠油、及低滲透油田采油的需要，研制與應(yīng)用了液壓抽油機(jī)、長沖程無游梁抽油機(jī)、螺桿泵采油系統(tǒng)等；為了適應(yīng)斜井、叢式井采油的需要，研制與應(yīng)用了斜井、叢式井抽油機(jī)；為了適應(yīng)高含水油井采用大泵提液時(shí)不停機(jī)進(jìn)行環(huán)空測試的需要，研制與應(yīng)用了長沖程抽油機(jī)；為了解決常規(guī)抽油機(jī)耗電量大的問題，研制與應(yīng)用了多種新型節(jié)能抽油機(jī)，提高了抽油效率，降低了采油成本。中美合資勝利高原有限公司生產(chǎn)的ROTAFLEX長沖程低沖次抽油機(jī)，系統(tǒng)效率達(dá)55%，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。武漢江漢

9、石油機(jī)械有限公司利用直線電機(jī)技術(shù)創(chuàng)新研制成功的一種新型無游梁式抽油機(jī)ZXCY系列直線電機(jī)抽油機(jī)，該機(jī)以直線電機(jī)作為動力，不需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)或傳動裝置，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的抽油功能，從而徹底改變了常規(guī)抽油機(jī)必須將旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成抽油桿往復(fù)運(yùn)動的機(jī)理，適用于各種類型油藏油井的舉升，特別是超深井、大排量抽油井、間抽井、稠油油井、海上平臺油井、斜直井等。2.2抽油桿深抽、稠油、高含蠟、腐蝕、斜井和水平井等特殊油井對抽油桿的性能、抽油桿柱的設(shè)計(jì)組合要求不同，促進(jìn)了國內(nèi)抽油桿技術(shù)的發(fā)展。超高強(qiáng)度抽油桿、電熱抽油桿、空心抽油桿、玻璃鋼抽油桿、柔性連續(xù)抽油桿先后得到應(yīng)用推

10、廣，其中空心抽油桿和電熱抽油桿在國內(nèi)十多個(gè)油田應(yīng)用，效果較好，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，并出口俄羅斯、土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦和墨西哥。寧夏恒力鋼絲繩股份公司研制開發(fā)的柔性抽油桿，先后在青海、遼河、大港、中原、大慶等油田進(jìn)行了試驗(yàn)。從現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用結(jié)果看，泵效提高10%以上，有較好的增油效果；能在一定程度緩解偏磨，降低了抽油機(jī)懸點(diǎn)最大載荷，因桿斷因素導(dǎo)致的檢泵周期得到了延長；有效減少油井停井時(shí)間，大大縮短了作業(yè)時(shí)間；在直井大泵提液、小泵深抽井中使用效果更加明顯。青海油田鉆采工藝研究院在青海油田推廣應(yīng)用了柔性連續(xù)抽油桿工藝技術(shù)。2.3抽油泵研制應(yīng)用了整筒管式泵，引進(jìn)了美國LTV公司整筒泵生產(chǎn)線。稠油泵

11、、防砂泵、環(huán)形閥防砂泵、動筒式防砂泵基本形成系列，防氣泵、分抽泵、深抽過橋泵、串聯(lián)泵、長沖程泵也有很大發(fā)展。勝利油田根據(jù)需要研制開發(fā)了多種抽稠泵、管式防砂泵、防腐耐磨泵、帶余隙調(diào)零功能的閥式防氣泵和排氣抽油泵、分層開采用的串聯(lián)泵和分抽混出泵、大排量雙作用和三作用泵，以及油氣分采泵。開發(fā)了用于深井、斜井、定向井、叢式井以及水平井等的過橋式和機(jī)械啟閉式抽油泵。吐哈油田有桿泵防氣技術(shù)自1999年起在油田試驗(yàn)，2001年開始規(guī)模應(yīng)用，截至2003年5月，已在現(xiàn)場應(yīng)用326井次，平均提高泵效12.2%，單井增油1.42噸日，應(yīng)用效果顯著。2.4抽油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)為了提高整個(gè)機(jī)械采油系統(tǒng)效率，開發(fā)了抽油

12、機(jī)井舉升工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、螺桿泵井桿柱受力分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等系列抽油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。中國石油大學(xué)針對有桿泵往復(fù)抽汲采油方式使用廣泛，但系統(tǒng)效率較低的實(shí)際情況，研究出了有桿泵抽油時(shí)機(jī)、桿、泵及抽汲參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。該方法可應(yīng)用于抽油井的參數(shù)優(yōu)化和新投產(chǎn)井的優(yōu)化設(shè)計(jì)。2003年lo月以來，在勝利采油廠進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，取得了良好的效果。2.5交流變頻調(diào)速技術(shù)為了解決能耗和抽油桿與油管、柱塞與泵筒的偏磨，以及調(diào)整沖次困難等問題，大慶油田有限股份公司采油一廠等單位研究并使用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。1998年2001年初，經(jīng)過了17口井運(yùn)用，取得了節(jié)電、增油、降低交變載荷、預(yù)防偏磨等方面的效果。3國內(nèi)外機(jī)械采油技術(shù)的發(fā)展趨勢適應(yīng)機(jī)械、材料、電氣、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展和為了滿足不同類型油藏和不同油井條件對舉升技術(shù)的要求，機(jī)械采油技術(shù)正在朝以下幾個(gè)方向發(fā)展：拓寬各種機(jī)械采油方