高粘度泵測試技術(shù)攻關(guān)方向以及采油配套工藝技術(shù)

高粘度泵采油不僅適用于在高粘度、高含砂、高油氣比的油藏開采，而且對于水驅(qū)油藏后期高含水油井和聚合物驅(qū)等三次采油油井也表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。

(一)、高粘度泵測試技術(shù)攻關(guān)方向

盡管現(xiàn)階段我國測試技術(shù)及儀器同相比存在的差距，但同時也應(yīng)看到，隨著市場的開放和融合，加之國內(nèi)制造業(yè)的興起和自主創(chuàng)新模式的發(fā)展，為國內(nèi)保溫泵工況測試技術(shù)及儀器設(shè)備的振興提供了現(xiàn)實的機遇。

1、加強信息技術(shù)的應(yīng)用研究

利用計算機信息處理技術(shù)提供的同步平臺，充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，實現(xiàn)基于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的測量原理和算法。以計算資源補償機械系統(tǒng)性能，以數(shù)據(jù)處理成本降低機械硬件系統(tǒng)成本。例如新型的保溫泵綜合測試系統(tǒng)可以充分利用便攜式計算機系統(tǒng)的巨大資源，在全工作空間，補償旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)的運動誤差，在測試及安裝方法不變的情況下，顯著提高光桿載荷的測試精度。

2、重視新興元器件的

充分借助新型器件的性能，比如近年來獲得廣泛關(guān)注的基于MEMS工藝的集成多參數(shù)傳感器、壓力傳感器、微慣性傳感器、光纖傳感器等器件能顯著降低測試儀器設(shè)備對機械制造水平的依賴，大幅提高和測試儀器設(shè)備性能。例如采用高性能的數(shù)字渦街器件作為傳感器，配合合理的模型及解算方法就可以利用器件自身的制造工藝，設(shè)計出無需機械結(jié)構(gòu)的高度保溫泵井產(chǎn)量測試計量系統(tǒng)。

3、高粘度泵著重發(fā)展新型傳感原理及技術(shù)

隨著保溫泵井的管理技術(shù)水平的提高，對保溫泵井工況的監(jiān)測力度和診斷精度的需求也不斷提高，但這些問題都最終歸結(jié)于諸如產(chǎn)量、載荷、壓力和能耗等主要油井生產(chǎn)參數(shù)的傳感原理和測量傳感器研究上的創(chuàng)新。在未來一段時間內(nèi)，保溫泵工況測試領(lǐng)域內(nèi)研究的問題將主要集中在傳感原理、數(shù)字化測量、超測量等方面。其中將涵蓋非接觸及數(shù)字化測量，石油機械測試類儀器儀表“有界”統(tǒng)一模型的建立及實現(xiàn)，產(chǎn)量與桿柱載荷的測量，微米、納米級超測量標準及相關(guān)測量理論研究等內(nèi)容，上述問題的研究也是油井測試技術(shù)研究領(lǐng)域內(nèi)活力、最有代表性的研究方向。

 

(二)、高粘度泵采油配套工藝技術(shù)現(xiàn)狀概述

高粘度泵采油配套技術(shù)是油井正常生產(chǎn)、提高油井運轉(zhuǎn)時率和檢泵周期、實現(xiàn)舉升的不可缺少的輔助技術(shù)措施。瀝青保溫泵采油不僅適用于在高粘度、高含砂、高油氣比的油藏開采，而且對于水驅(qū)油藏后期高含水油井和聚合物驅(qū)等三次采油油井也表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。隨著瀝青保溫泵采油技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，其配套技術(shù)的研究也深入開展。

1、桿柱配套技術(shù)

在傳統(tǒng)高粘度泵桿柱受力計算中，桿柱載荷主要來自五個方面，一是桿柱自重，二是泵進出口壓差引起的軸向載荷，三是桿柱在液體中的浮力，四是液體在泵內(nèi)流動，以及泵內(nèi)襯套間的摩擦載荷，五是液體在油管內(nèi)流動造成的摩擦損失。分析表明，由于舉升液體在向上運移過程中造成的阻力損失與液體流態(tài)和物性有關(guān)，油管內(nèi)液體粘度是與高粘度泵轉(zhuǎn)速、液體流態(tài)有關(guān)的函數(shù)，而在傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計模型中舉升液體粘度一般為定值。在傳統(tǒng)高粘度泵桿柱扭矩計算中，光桿扭矩主要來自五個方面，一是泵舉升液體所需扭矩，即驅(qū)動扭矩，二是克服桿柱與井液摩擦扭矩，三是克服泵內(nèi)摩擦阻力所需扭矩，主要由初始過盈所產(chǎn)生的扭矩和高溫高壓造成熱脹和溶脹生產(chǎn)的扭矩，四是克服桿與管及扶正器間的摩擦扭矩(半干摩擦)和慣性扭矩。分析表明，桿柱和井液之間的摩擦扭矩是液體粘度的函數(shù)，高粘度泵井液體粘度與液體物性、含水有關(guān)，而在傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計模型中舉升液體按牛頓冪律流體處理，一般為定值。實測光桿載荷、扭矩與理論計算存在誤差，現(xiàn)場應(yīng)用中桿柱故障仍時有發(fā)生。許軍和何艷等在瀝青保溫泵系統(tǒng)優(yōu)化延長檢泵周期技術(shù)研究技術(shù)總結(jié)報告中采用理論與試驗研究相結(jié)合的方法，針對瀝青保溫泵舉升的液體流態(tài)，確定液體粘度與瀝青保溫泵轉(zhuǎn)速、原油物性等關(guān)系模型，使實測光桿載荷、扭矩與理論計算的誤差減小。

2、選井選泵技術(shù)

高粘度泵的選井選泵技術(shù)是根據(jù)油井的產(chǎn)能、原油物性、油層等實際井況來合理選擇瀝青保溫泵的泵型、確定泵的工作參數(shù)使瀝青保溫泵井達到供排協(xié)調(diào)，實現(xiàn)舉升的一項工藝技術(shù)。

選泵方法研究存在以下不足：①高粘度泵舉升生產(chǎn)優(yōu)化設(shè)計方法中，沒有考慮采出液在抽油桿和油管構(gòu)成的環(huán)空中螺旋流的沿程阻力損失，致使設(shè)計與實際出現(xiàn)偏差；②缺少完整的瀝青保溫泵工作特性理論的支持，無法準確給出瀝青保溫泵自身的流出特性；③選井選泵的方法還只是僅僅局限在以滿足油井排液的需要，實現(xiàn)供排協(xié)調(diào)的單因素優(yōu)化設(shè)計。應(yīng)該開展以實現(xiàn)油井供采協(xié)調(diào)為目標，追求瀝青保溫泵采油系統(tǒng)長壽命的高粘度泵采油井生產(chǎn)化技術(shù)研究。

3、工況分析與故障診斷技術(shù)

工況分析與故障診斷技術(shù)是利用高粘度泵采油井生產(chǎn)的動靜態(tài)數(shù)據(jù)，分析和判斷高粘度泵采油系統(tǒng)工作狀態(tài)的一項實用技術(shù)。對于高粘度泵井工況分析與故障診斷技術(shù)的研究有以下不足：①對高粘度泵井各類故障的定量判別標準尚未確定，診斷符合率較低；②對高粘度泵工作特性認識不足，工況分析與故障診斷模型尚未完善，所以給工況分析和故障診斷帶來困難；③用于工況分析與故障診斷的測試儀器操作復(fù)雜，不利于推廣應(yīng)用；④測試儀器的配套分析軟件尚未成型。