1 基本工作原理与结构特点
1.1 基本工作原理
该装置的结构(参看图1)可分为外工作筒和内工作装置两部分。外工作筒是连在深井泵泵筒上部,外工作筒上部连油管,可以下入井中。
内工作装置可分为:拉杆(3)、螺旋阀(4)、柱塞(6)、原深井泵(柱塞) 三部件,螺旋阀是配在拉杆上,将拉杆和柱塞相连,和下柱塞一样下入油管内。该配套装置,具体工作原理如图所图1示,只要将外工作筒(5)和深井泵泵筒(7)上部连在一起,上部连接油管(2)下入井中,将拉杆(3)和柱塞(6)连在一起即可。此配套装置安装好以后,可以使深井泵形成两个腔室,而达到深井泵的平衡,其工作原理,当抽油机下行时,抽油杆(1)下行,带动拉杆(3)下行,螺旋阀(4)在液柱压力和拉杆摩擦作用下而下行使螺旋阀和外工作筒(5)阀坐而关闭,此时深井泵固定凡尔关闭,柱塞(6)两个游动凡尔打开,使柱塞以下的液体进入柱塞上腔。
当抽油机上行时,抽油杆上行带动拉杆(3)上行,柱塞随之上行,柱塞上腔液体受压缩,柱塞游动凡尔关闭,此时随柱塞上行而上腔的液体受压缩,压力上升,漩流阀(4)打开,使上腔液体通过漩流阀,使液体流速加快,而进入油管内,从而达到节能、高效之目的,往复循环将液体提升到井口。
1.2 结构特点
(1)结构简单,应用范围广。
该装置从示意图中看出零件少所以结构简单。它广泛应用于稠油井、稀油井、深井、含气高的油井、含砂井,都有明显的效果。
(2)现场应用方便。
该装置将井外工作筒和深井泵连在一起,随油管下入井中,拉杆和柱塞连在一起下入井中,和下普通深井泵一样,所以下井方便。
(3)节能效果好。
常规深井泵在抽吸过程中抽油机上行时负荷增加,因为整个抽油杆的重量和油管内液柱的重量都作用在深井泵柱塞上,使负荷增大,增加装置后,液柱重量作用在螺旋阀上,对柱塞起到缓冲作用,使抽油机负荷电流降低8—15%,所以达到节能的目的。
(4)能达到深抽的目的。
由于抽油杆负荷减轻,所以加此设备,在负荷电流不变情况下,泵挂加深250m-300m。
(5)使泵效得到提高。
抽油杆上行时,柱塞上腔液体压强小,从而减小柱塞与泵筒阀的流失量,将使泵的充满系数增加,所以提高泵效3%左右,增加油井产量,达到增效的目的。
(6)防砂效果好。
油井在停产或生产过程中,由于漩流阀的作用,在油井停产时,液流中砂粒只能沉在环流阀上,而不是在柱塞上,造成不了卡泵,所以防砂效果好,也是该装置最大的优点。
(7)减少气体对深井泵的影响。
当抽油杆上行时,气体对泵效影响较大,使泵筒与柱塞干磨,而有漩流阀作用,气体可将漩流阀打开而进入油管内,不会因压力下降而形成气泡,所以减小了气体对深井泵的影响。
2 节能分析
从以上分析可知,重力载荷、惯性载荷以及摩擦载荷均减少。所以,同等相比采出相同的油可减少抽油机负载,节约能量。由于抽油机负载减少,自然可在负荷电流不变情况下,泵挂加深。另外,由于螺旋阀存在,可以减少空抽,增加泵效。并且,可以防砂,增加防砂作业间隔周期。所以,对于稠油井和低泵效的井,本装置节能效果更加明显。节约能量比例为:15.6%。
3 现场应用效果
节能深抽装置从2008年11月开始在现场实施,共使用4口井,从效果统计中可以看出平均日油从措施前的2.0增加到了措施后的2.3;日液产量从37.1增加到了措施后的40.9;日耗电从措施前的197.4度减少到了措施后的174.8度;吨液耗电从措施前的5.3度/吨,减少到了措施后的4.3度/吨。从分析可以看出,对于低液量的油井,该措施效果并不明显,原因是该类井作业措施没有达到提液的目的,措施后泵效太低,造成该装置发挥的作用有限,建议此类井下小泵、低参数生产,再配套此装置,降低能耗。
4 结论
(1)应用深抽节能装置,可大幅度降低抽油机驴头悬点载荷,利用现有设备和普通D级杆就可实现深抽,并可大量减少大直径杆的下人比例,进一步降低载荷,减少抽油杆费用。
(2)由于深抽节能装置减载活塞的助推作用使驴头悬点载荷降低,可使抽油杆的伸缩弹性变小,减少杆柱伸缩对抽油泵的影响,从而提高泵效。
(3)增产和减载节能效果显著,能有效地提高抽油井的系统效率,降低生产成本,提高经济效益。
参考文献
[1]万仁溥.采油工程手册[M].北京:石油工业出版社,2000.
[2] 吴奇主编.井下作业工程师手册[M].石油工业出版社,2002,9.