國內高粘度泵工況測試技術進展和集成智能化工況測試技術
(一)、國內高粘度(du)油泵工況測試技術進展
1982年(nian),由美國Kois&Myers公(gong)司作(zuo)為(wei)一(yi)(yi)種舉升工(gong)藝配套(tao)技術提(ti)出,該技術產(chan)生于高粘度油泵舉升工(gong)藝配套(tao)技術發展初期,衍生于抽油機(ji)井測(ce)試(shi)(shi)(shi)技術,具(ju)有相(xiang)當長的歷(li)史,應用廣泛(fan)。測(ce)試(shi)(shi)(shi)方(fang)(fang)式屬(shu)于直接測(ce)試(shi)(shi)(shi)方(fang)(fang)法,測(ce)試(shi)(shi)(shi)參(can)數包括(kuo)油井產(chan)液量(liang)、動液面、油(套(tao))管壓力和(he)驅(qu)動電(dian)(dian)機(ji)電(dian)(dian)流,通過建立在不(bu)同工(gong)況下各參(can)數的對應變化關系,判斷油井正常、管漏、油管(桿)斷脫和(he)工(gong)作(zuo)參(can)數異常等工(gong)況,方(fang)(fang)法簡(jian)單、直觀,利(li)用量(liang)液管、液面回(hui)聲儀、壓力表(biao)和(he)鉗型電(dian)(dian)流計等一(yi)(yi)次儀表(biao)便能完(wan)成全(quan)部測(ce)試(shi)(shi)(shi)工(gong)作(zuo),但較(jiao)易(yi)受人為(wei)因素干擾。由于經常關閉(bi)井口閥門(men)進行鱉(bie)壓測(ce)試(shi)(shi)(shi),對操作(zuo)會(hui)帶來不(bu)利(li)影響。
2、電參(can)數測(ce)試技術
該技術自19世紀30年代(dai)高粘(zhan)度油泵(beng)誕(dan)生之日(ri)起就已經存在(zai)(zai)了,是基于抽油機井能耗分(fen)析的一種比較成(cheng)熟(shu)的測試(shi)技術,測試(shi)參數(shu)主要包括三相電(dian)(dian)流、工作電(dian)(dian)壓、輸入(ru)(出(chu))電(dian)(dian)功(gong)率(lv)和(he)功(gong)率(lv)因數(shu)等,通過監測電(dian)(dian)功(gong)率(lv)的有功(gong)分(fen)量(liang)與無功(gong)分(fen)量(liang)的變化(hua)規(gui)律,揭示油井生產系(xi)統(tong)在(zai)(zai)不同丁況下的負載與能耗的對應(ying)關系(xi)。由于測試(shi)部位位于電(dian)(dian)控(kong)箱內,測試(shi)數(shu)據的采集、存儲和(he)傳輸比較容易,適合長期監測與遠程監控(kong),應(ying)用前景可觀。
3、光桿載荷(he)剛試技術(shu)
該技術產生于1980年末期,成熟于高粘度油泵桿(gan)(gan)管環空流條(tiao)件(jian)下桿(gan)(gan)柱(zhu)動力學(xue)理論(lun)研究比較(jiao)完善時期(qi)(qi),近(jin)年在國內發展很快(kuai)。通過實時采(cai)集(ji)井(jing)(jing)口光(guang)桿(gan)(gan)傳感(gan)器的扭矩、軸向力和(he)轉(zhuan)速參(can)數,經過數模(mo)轉(zhuan)化傳輸給(gei)測(ce)試(shi)主機進行油(you)井(jing)(jing)工況(kuang)測(ce)試(shi)。為(wei)儀器的綜(zong)合測(ce)試(shi)功能,采(cai)用系(xi)統集(ji)成(cheng)方法(fa),把電(dian)參(can)數、井(jing)(jing)溫、油(you)套壓及動液面等測(ce)試(shi)單元以模(mo)塊組合的方式整合為(wei)一(yi)體。扭矩、軸向力測(ce)試(shi)精度(du)達(da)到0.5級(ji),光(guang)桿(gan)(gan)轉(zhuan)速精度(du)接近(jin)l級(ji)。由于測(ce)試(shi)系(xi)統供電(dian)普遍使用機載充電(dian)電(dian)池,無法(fa)測(ce)試(shi)系(xi)統長期(qi)(qi)連續監(jian)測(ce)。
4、機械振(zhen)動(dong)測(ce)試技術
該技術最早始(shi)于20世紀70年(nian)代初期大型汽輪(lun)發電機組的測試,20世紀90年(nian)代末期應用于高粘度油泵舉升,處于現(xian)場小規模應用階段。通過采集油并(bing)不同(tong)采樣點機械振(zhen)動(dong)(dong)信(xin)(xin)號(hao)(hao),分析信(xin)(xin)號(hao)(hao)頻譜的時域、頻域,去除噪聲信(xin)(xin)號(hao)(hao)干擾并(bing)建立油井在不同(tong)工況下(xia)的特征頻譜,能(neng)夠(gou)、真實、地反映(ying)機械設備運行工況。通過井下(xia)傳感器(qi)測量井筒溫度、流量、油(套)管壓力等(deng)參數(shu),電磁(ci)發生裝(zhuang)置(zhi)定期產生機械振(zhen)動(dong)(dong)信(xin)(xin)號(hao)(hao),并(bing)由下(xia)人地層的信(xin)(xin)號(hao)(hao)接(jie)收裝(zhuang)置(zhi)采集經過數(shu)模轉化(hua)傳輸給測試主機,實現(xian)對油井工況的連續監(jian)測。
(二)、高粘(zhan)度(du)油泵(beng)集成智能(neng)化(hua)工況測試技術(shu)
美國CaseServies公(gong)司研究(jiu)的高(gao)粘(zhan)度(du)油(you)(you)泵(beng)(beng)測(ce)(ce)控系統,集成(cheng)了多個微型傳感器單元(yuan)和通用(yong)(yong)的硬件平(ping)臺,根(gen)據(ju)(ju)搭(da)載的不同測(ce)(ce)試模塊(kuai)可(ke)實時測(ce)(ce)試高(gao)粘(zhan)度(du)油(you)(you)泵(beng)(beng)轉(zhuan)速(su)、地(di)面管線壓(ya)力(li)、氣液比、地(di)面溫度(du)和油(you)(you)(套)管壓(ya)力(li)等(deng)多種(zhong)參數并預測(ce)(ce)變化的趨勢。根(gen)據(ju)(ju)這(zhe)些信(xin)息(xi)和電動機的使用(yong)(yong)情況,用(yong)(yong)戶可(ke)以準確地(di)判定高(gao)粘(zhan)度(du)油(you)(you)泵(beng)(beng)的工作(zuo)狀(zhuang)況,并能預測(ce)(ce)可(ke)能出現的問題,還能通過(guo)調節(jie)參數,提高(gao)高粘度油泵的(de)(de)(de)(de)使用壽命(ming)和減少作業(ye)成本。美(mei)國Paradigm舉升(sheng)技(ji)術(shu)公司(si)與UnivisonDrives公司(si)共同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)高(gao)粘度(du)(du)油泵(beng)(beng)井(jing)(jing)下(xia)壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)與屏蔽電(dian)纜放置(zhi)在定(ding)(ding)子提升(sheng)短(duan)節上方的(de)(de)(de)(de)油管上,電(dian)纜傳(chuan)輸0~20mA的(de)(de)(de)(de)信號到地(di)面矢量(liang)(liang)變速(su)裝置(zhi)中,可以監測和控(kong)制(zhi)高(gao)粘度(du)(du)油泵(beng)(beng)井(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)液(ye)面和泵(beng)(beng)吸(xi)入壓(ya)力、優(you)(you)化油井(jing)(jing)產(chan)量(liang)(liang),防止(zhi)由于泵(beng)(beng)抽空(kong)而(er)損壞(huai)定(ding)(ding)子的(de)(de)(de)(de)事故(gu)發(fa)生(sheng)。美(mei)國休斯敦Wilson公司(si)的(de)(de)(de)(de)已(yi)獲權的(de)(de)(de)(de)液(ye)面控(kong)制(zhi)系統(FM1100型),與變頻驅(qu)動(dong)裝置(zhi)(VFD1000)配套使用,操作者(zhe)利用該系統可在不(bu)用井(jing)(jing)下(xia)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)監測和控(kong)制(zhi)多口井(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)液(ye)面。在高(gao)粘度(du)(du)油泵(beng)(beng)采油井(jing)(jing)中,該系統利用變頻驅(qu)動(dong)裝置(zhi)(VFD)改(gai)變電(dian)動(dong)機速(su)度(du)(du),保持油井(jing)(jing)恒(heng)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)液(ye)面高(gao)度(du)(du),同(tong)(tong)時還(huan)可監測油井(jing)(jing)流量(liang)(liang)、井(jing)(jing)筒溫度(du)(du)、油(套)管壓(ya)力和電(dian)流,自動(dong)優(you)(you)化油井(jing)(jing)液(ye)面高(gao)度(du)(du),提高(gao)油井(jing)(jing)產(chan)量(liang)(liang)。