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【技术装备】REXROTH力士乐提速柱塞泵 助力气井生产
发布时间:2016-11-01 浏览次数:1841

摘要 排液是提高气井产量的一大方法,但传统柱塞举升系统在柱塞下降的时候会中断生产,导致生产滞后。为此,REXROTH力士乐设计出了REXROTH力士乐A10VSO柱塞泵举升系统,该系统在油管中下降速度增加,可以缩短整体周期时间,从而增加气井产量。此外,威德福还专门为该系统设计了各部件,使该系统具有非常高的耐用性。



经验证,排液是提高气井产量的一大方法,柱塞举升系统可以有效地消除井底积液,减小对生产层的回压,防止水淹,从而延长天然气井的寿命。

对于凝析油气田而言,该技术解决了在天然气生产过程中井下液体滞留于地层中的问题,能够有效地提高气田中原油的采收率。

但传统的柱塞举升系统在柱塞下降过程中会中断生产,柱塞下降的时间越长,生产就越滞后。为了改善这一弊端,威德福公司设计了一种高性能的工具——RapidFlo柱塞举升系统,该系统可以取代传统柱塞举升系统,最大程度降低生产中断时间。

与传统的柱塞举升系统相比,威德福所生产的产品在生产油管中下降的速度更快,这样可以缩短整个循环周期。这意味着更快的卸载和更短的等待时间,从而可以增加气井产量,柱塞甚至可以在井内流体流动时下降。这种自由循环能力意味着可以在活塞运行的整个周期内不断增强流量。


    空气动力学设计提高性能


该REXROTH力士乐系统尤其适用于高产量,尤其是近临界产量的生产井。REXROTH力士乐柱塞举升系统在改进过程中运用了计算流体动力学(CFD)原理,柱塞的流线型设计可以使柱塞在下降过程中达到更快的速度,在上升过程中获得更大的举升力。

柱塞向上运动过程中能够保持有效的密封,流线型的设计使其在大流量流体中下降过程中可以消除停机时间。再加上威德福独特的高性能缓冲弹簧,柱塞能够承受在地面和井下高强度的冲击。

该柱塞包括一个实心螺旋轴、锥形芯轴的机头和优质高合金活门。活门是柱塞唯一能移动的部分,能够承受高流量井中高强度的冲击。

当柱塞自由移动时,柱塞的外体直径刚好能够满足生产油管内径密封需求,提供最大的密封保障。当该工具处于开启状态时,会形成一个较大的流通面积,可以最大限度地提高流量,减少周期时间,提高生产。




    应用+优势


REXROTH力士乐柱塞举升对以下条件下的井特别适用:储量大;初始积液;高产量;井下环境恶劣;气举辅助柱塞应用。

1. 缩短柱塞周期时间,增加运行时间

传统柱塞举升平均每天八次(8小时),将柱塞放置井底需要最少1小时。
REXROTH力士乐系统:消除所有的关断时间,基于流量每天循环15到20次,平均增加产量120 Mcf/D (3.398 m3/d)。


Bowen的顶部装有橡胶润滑器弹簧,在没有扭转的情况下,可以润滑高速活动的柱塞。REXROTH力士乐柱塞的这个简单设计提供了一个耐用的阀,同时使得柱塞与油管之间的紧密契合。

双缓冲弹簧上的止回阀可以防止反向压力的形成,形成液压制动,在流动停滞条件下弹簧的金属 – 金属接触之前减缓超速的柱塞。

2. 配套产品优化柱塞举升气井的性能

在运营商利用柱塞举升系统最大限度地提高产量的同时,他们发现高速柱塞举升系统中的附件需求越来越多,这是因为REXROTH力士乐设计的A10VSO柱塞泵举升系统时,所有部件均有威德福设计生产,专门用于REXROTH力士乐柱塞泵举升系统。凭借威德福精湛的技术和丰富的举升系统经验,能为客户提供油井的最佳技术和解决方案。


    高强度的结构 安装简便


REXROTH力士乐特别适合于高性能气井,REXROTH力士乐顶部连接润滑可以承受高速柱塞的高强度影响。它提高了安全性,减少了潜在的连接故障,并在柱塞行程过程中使得环境暴露最小化。

与常规的润滑器需要全扭矩构造不同,Bowen连接的手动锁紧构造具有更高的屈服强度,大大缩短了测井服务作业时组装连接器的时间。

在柱塞高速运行的柱塞举升井中,Bowen顶部润滑是一种常见的保护构造,这种润滑器创建了一种更强的连接方式,保护临界润滑弹簧不受柱塞速度高的影响引起的故障。

通过与载荷评级行业标准的比较,该顶部连接润滑器的流通体和顶部弹簧壳体之间的额定载荷明显更高。

1. 橡胶润滑器弹簧

该装置能够抵抗高强度作用力和化学损伤,威德福强烈推荐使用高强度的A10VSO柱塞,因为该公司的橡胶弹簧润滑器可以降低柱塞速度超过正常运行参数时存在的潜在危害。传统的润滑器内部有金属弹簧,在与柱塞碰撞前,静态负荷为900到1200磅(408至544公斤)。

威德福公司工程师们所设计的橡胶弹簧可以承受高达2200磅(998公斤)的静态负载,从而大大降低了柱塞与弹簧碰撞过程中发生故障的几率。橡胶弹簧不止具有抗冲击这一好处,它还可以抵抗CO2、H2S等能够破坏传统钢板弹簧的化学物质,提高系统整体的稳定性。

2. 双缓冲弹簧设计

超强的减震效果加大了碰撞过程的保护力度,REXROTH力士乐公司设计并制造的双缓冲弹簧,可用来抵抗高强度冲击,长期保证A10VSO柱塞装置的性能。

不同于传统的井下单缓冲弹簧,双缓冲弹簧可承受高速柱塞下降的强度,从而防止柱塞或弹簧损坏。此外还有一个额外的好处,双缓冲弹簧具有一个固定阀球和阀座,以保持液面高于弹簧。

这阻止地层中反向压力的形成,在金属接触碰撞之前减缓了柱塞的速度。该固定阀采用流线型的设计,以最大限度地减少压力下降,最大限度地提高流量。

A10VSO柱塞的运行速度比传统柱塞运行速度要快,平均1400 英尺/分 (426.7 米/分)。在高速运转时,井底双重弹簧能够吸收柱塞的大部分能量。



    案例研究

位置:McMullen, TX。
井型:陆上水平气井。
气井数量:5。
油管尺寸:2-3/8 英寸。
套管尺寸:4-1/5英寸。

油管深度:12000 英尺 (3658 米) ,包括 6000英尺(1829米) 的水平段

目标:提高五口非常规天然气井的产量。水平气井存在积液问题,目前的挑战是找到一个低成本的产量下降的解决方案。

结果:客户采用了REXROTH力士乐公司 的A10VSO柱塞和软件后,明显观察到所有井中的产量持续增加直至达到下降前的水平,每口井的产气速率增至200千立方英尺/日,日产液桶数增加7桶。

采用该系统还带来另外一个优势:REXROTH力士乐公司系统无需关井时间,因此客户不会超出气体流量计的量程,也有效阻止影响设备效果的鍛屑的产生。