國內外機械采油技術發(fā)展綜述

1、國內外機械采油技術發(fā)展綜述    1國外機械采油技術進展1.1抽油機國外抽油機總的發(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；高適應性；無游梁長沖程、大型化。游梁式抽油機經過多年的發(fā)展，產品的系列化、標準化和通用化程度日益提高；各種節(jié)能機型得到了普遍推廣；抽油機自動化控制系統(tǒng)也被廣泛使用；多種型式的無游梁長沖程抽油機的發(fā)展已日趨完善。1.2抽油桿為了滿足大泵強采、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、金屬塑料復合噴

2、涂防腐抽油桿、柔性抽油桿和鋁合金抽油桿，進一步提高了抽油桿的使用壽命和應用范圍。Amoco公司利用碳纖維合成技術研究而成的抽油桿，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，以提高標準游梁式舉升系統(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，已經在許多國家15000多口井中使用，最大下泵深度已達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公司生產的S-80型超高

3、強度抽油桿，由于抗疲勞強度高，消耗功率減少30%-50%。美國Maga公司生產的鋁合金抽油桿，耐腐蝕能力很強，質量較輕，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)為兼有相當大的強度和很大的彈性，其質量大大低于鋼質抽油桿。這樣在不改變設備類型的情況下，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構簡單、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械采油設備。國外抽油泵發(fā)展的特點是：抽油泵向適應出砂、高油氣比、稠油、腐蝕、井斜等特

4、殊井況，滿足深抽和強采需要以及高效、長壽命方向發(fā)展。形成了范圍較廣的尺寸系列，能適應油井不同井深及采液量的需要。目前國外長沖程泵及相應的抽油機發(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準，并研制出長泵筒和長柱塞結構的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)試制了沖程達上百米的特種有桿泵，與鋼

5、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使用的新型有桿泵。采用它有助于消除氣鎖，縮小桿柱應力范圍，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。經過60多口油井實驗，結果表明：平均檢泵周期延長4.4倍，每口油井修理費用減少13640美元，具有很好的經濟效益。1.3.4多功能抽油泵Texaco公司設計的井下往復泵，置

6、于油水分界面上，在上沖程時提升油，在下沖程時注入水。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，為滿足油田開采工藝的需要，近十年來，各國有關制造廠和公司相繼推出了井下單螺桿抽油泵系列產品，主要以地面驅動、抽油桿傳動為主。螺桿泵開采技術的發(fā)展趨勢包括改進螺桿泵的選擇性以增強其適應性，改進螺桿泵性能提高其運行和節(jié)能效率，延長螺桿泵的使用壽命等。1.4國外在機械采油方面的配套技術1.4.1有桿泵抽油系統(tǒng)效率評價美國休斯頓Case Services公司2001年研制成功評價有桿泵抽油系統(tǒng)效率的csBeam軟件系統(tǒng)。利用這套系統(tǒng)可進行井下動態(tài)分析、可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)設計新型抽油系統(tǒng)、優(yōu)化抽油機

7、的平衡、監(jiān)控油井的動態(tài)變化，以確保每口井以最高產量生產。1.4.2有桿泵控制器Lufkin自動化公司在2005年第二季度將氣體密閉輸送技術引入SAM Well Manager有桿泵控制器。應用這一新型的聯(lián)合技術，可以解決一直以來存在的維持產量的同時降低成本這一技術難題。1.4.3抽油井動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)此系統(tǒng)是建立在便攜式計算機及綜合數(shù)據(jù)采集程序包基礎上研制出來的。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油井抽空控制器Madison工程公司生產的一種抽空控制器，能利用數(shù)字信號處理技術優(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的電流就能判斷油井抽空情況，并能存儲一個月的相關

8、信息，其配套的控制程序能自動調節(jié)停抽時間間隔以優(yōu)化油井的產量。2國內機械采油技術現(xiàn)狀為了適應不同類型油藏的開發(fā)需要，國內在機械采油領域研究與應用了系列新技術。2.1抽油機研究開發(fā)了各種類型的抽油機，提高了抽油機的適應性。為了適應各種油藏條件，如含砂、含氣、含蠟、稠油、及低滲透油田采油的需要，研制與應用了液壓抽油機、長沖程無游梁抽油機、螺桿泵采油系統(tǒng)等；為了適應斜井、叢式井采油的需要，研制與應用了斜井、叢式井抽油機；為了適應高含水油井采用大泵提液時不停機進行環(huán)空測試的需要，研制與應用了長沖程抽油機；為了解決常規(guī)抽油機耗電量大的問題，研制與應用了多種新型節(jié)能抽油機，提高了抽油效率，降低了采油成本。

9、中美合資勝利高原有限公司生產的ROTAFLEX長沖程低沖次抽油機，系統(tǒng)效率達55%，具有較好的經濟效益。武漢江漢石油機械有限公司利用直線電機技術創(chuàng)新研制成功的一種新型無游梁式抽油機ZXCY系列直線電機抽油機，該機以直線電機作為動力，不需任何中間轉換機構或傳動裝置，將電能直接轉換成直線運動的機械能，實現(xiàn)抽油機的抽油功能，從而徹底改變了常規(guī)抽油機必須將旋轉電動機的旋轉運動轉換成抽油桿往復運動的機理，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、抽油桿柱的設計組合要求不同

10、，促進了國內抽油桿技術的發(fā)展。超高強度抽油桿、電熱抽油桿、空心抽油桿、玻璃鋼抽油桿、柔性連續(xù)抽油桿先后得到應用推廣，其中空心抽油桿和電熱抽油桿在國內十多個油田應用，效果較好，取得了明顯的經濟效益，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、大慶等油田進行了試驗。從現(xiàn)場試驗應用結果看，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，降低了抽油機懸點最大載荷，因桿斷因素導致的檢泵周期得到了延長；有效減少油井停井時間，大大縮短了作業(yè)時間；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

11、油田推廣應用了柔性連續(xù)抽油桿工藝技術。2.3抽油泵研制應用了整筒管式泵，引進了美國LTV公司整筒泵生產線。稠油泵、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械啟閉式抽油泵。吐哈油田有桿泵防氣技術自1999年起在油田試驗，2001年開始規(guī)模應用，截至2003年5月，已在現(xiàn)場應用326井次，平均提高泵效1

12、2.2%，單井增油1.42噸日，應用效果顯著。2.4抽油系統(tǒng)優(yōu)化設計技術為了提高整個機械采油系統(tǒng)效率，開發(fā)了抽油機井舉升工藝優(yōu)化設計技術、螺桿泵井桿柱受力分析及優(yōu)化設計技術等系列抽油系統(tǒng)優(yōu)化設計技術。中國石油大學針對有桿泵往復抽汲采油方式使用廣泛，但系統(tǒng)效率較低的實際情況，研究出了有桿泵抽油時機、桿、泵及抽汲參數(shù)的優(yōu)化設計方法。該方法可應用于抽油井的參數(shù)優(yōu)化和新投產井的優(yōu)化設計。2003年lo月以來，在勝利采油廠進行了現(xiàn)場應用，取得了良好的效果。2.5交流變頻調速技術為了解決能耗和抽油桿與油管、柱塞與泵筒的偏磨，以及調整沖次困難等問題，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速

13、技術。1998年2001年初，經過了17口井運用，取得了節(jié)電、增油、降低交變載荷、預防偏磨等方面的效果。3國內外機械采油技術的發(fā)展趨勢適應機械、材料、電氣、計算機等技術的發(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的要求，機械采油技術正在朝以下幾個方向發(fā)展：拓寬各種機械采油方法的適應范圍，提高其對出砂油藏、稠油油藏、深抽井、高油氣比井、斜井、偏磨井、腐蝕性油井等的適應性。推廣應用無游梁長沖程抽油機、氣動抽油機、多功能抽油泵、螺桿泵等。抽油桿將朝著新結構、新工藝、新材料、高強度、連續(xù)桿、抗腐蝕和耐磨損、長壽命和高可靠性等方向發(fā)展。特殊型泵的研制，以適應高油氣比、出砂和稠油等特殊井況。開展抽油井動態(tài)實時監(jiān)測和有桿泵抽油系統(tǒng)效率評價，保證油井在最佳狀態(tài)下生產。參考文獻1宋萬超.高含水期油田開發(fā)技術和方法.北京：地質出版社，2003，3.2宋萬超等.勝利油田與國內外石油技術分析研究.東營：石油大學出版社，2000，9.3張琪，萬仁溥。采油工程方案設計.北京：石油工業(yè)出版社，2002，9.4張琪.采油工程原理與設計.東營：