柱塞式油氣混輸裝置在小區(qū)塊油田的應(yīng)用

◇新疆油田公司準(zhǔn)東采油廠 易 敏

彩508井區(qū)是位于彩南油田西部的一個(gè)邊緣小區(qū)塊油藏，開發(fā)建設(shè)時(shí)采用單螺桿油氣混輸泵工藝技術(shù)降低井口回壓，提高輸送壓力，實(shí)現(xiàn)油氣密閉集輸。由于氣液比較高且波動(dòng)大，單螺桿油氣混輸泵在運(yùn)行過(guò)程中存在故障率高、效率低等問題，較嚴(yán)重的影響了區(qū)塊的正常平穩(wěn)生產(chǎn)。針對(duì)這種情況，引進(jìn)了柱塞式油氣混輸泵并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，有效解決了高氣液比油氣混輸中存在的問題，使用維護(hù)成本大幅下降，節(jié)能降耗效果明顯。

彩508井區(qū)三工河組油藏位于彩南油田西部，距離彩南集中處理站約10.5 km，區(qū)域內(nèi)建有1座計(jì)量配水站，2臺(tái)30 m3/h的單螺桿油氣混輸泵。地面工藝采用井-計(jì)量站-集中處理站三級(jí)布站，混輸泵降壓密閉集輸流程。目前該區(qū)塊日產(chǎn)液量約57 m3，日產(chǎn)油量約20 t，日產(chǎn)氣量約200 m3，日注水量55 m3，井口氣液混合物經(jīng)混輸泵增壓2.5 MPa～2.8 MPa進(jìn)入計(jì)量站集油支線，混輸泵進(jìn)口壓力控制在0.8 MPa～1.0 MPa，油井回壓控制在1.0 MPa～1.2 MPa。

1 單螺桿油氣混輸泵應(yīng)用存在問題

根據(jù)地質(zhì)預(yù)測(cè)，該區(qū)塊遠(yuǎn)期日產(chǎn)液量為104 m3/d，日產(chǎn)氣量為5600 Nm3/d，區(qū)塊開發(fā)建設(shè)時(shí)混輸泵選型為排量為30 m3/h的單螺桿混輸泵，電機(jī)功率為25 kW，具備變頻功能，一用一備。投產(chǎn)后日產(chǎn)液量為57 m3/d，日產(chǎn)氣量約400 Nm3/d，遠(yuǎn)低于地質(zhì)方案預(yù)測(cè)。單螺桿混輸泵實(shí)際運(yùn)行中主要存在以下問題：①負(fù)荷低，僅為額定負(fù)荷的15%，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行；②含氣率高（大于46%）且不穩(wěn)定，定子干磨嚴(yán)重，造成混輸泵主要部件如定子、轉(zhuǎn)子故障率居高不下，使用壽命在2000～2500小時(shí)左右，年維護(hù)費(fèi)用僅材料費(fèi)用就超過(guò)40萬(wàn)元；③單螺桿混輸泵在停運(yùn)時(shí)無(wú)流通能力，因停電或故障等原因異常停泵時(shí)，進(jìn)口端憋壓，存在憋壓風(fēng)險(xiǎn)。

2 目前國(guó)內(nèi)外主要油氣混輸泵主要特點(diǎn)

油氣混輸裝置性能優(yōu)劣，主要由含氣量、內(nèi)壓縮功能、集氣抗氣阻特性、壓縮比、密封壽命與效率等特性指標(biāo)來(lái)衡量，上述指標(biāo)優(yōu)良表明其性能就越好。目前國(guó)內(nèi)外油氣混輸裝備均不具備內(nèi)壓縮功能，存在油氣混輸功能不強(qiáng)、壓縮比小、效率低、集成性欠缺等諸多技術(shù)問題。

3 柱塞式油氣混輸泵

鑒于國(guó)內(nèi)外油氣混輸裝備存在的諸多技術(shù)問題，油氣混輸裝備技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)工作，需要突破傳統(tǒng)技術(shù)束縛，由單一泵機(jī)組向集成裝置復(fù)合創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展，使其既具有獨(dú)特的內(nèi)壓縮功能，又同時(shí)具備泵與壓縮機(jī)功能，適應(yīng)復(fù)雜油氣工況。解決現(xiàn)有產(chǎn)品壓縮比小、效率低、可靠性差的問題。針對(duì)上述問題，寧波合力機(jī)泵股份有限公司聯(lián)合浙江工業(yè)大學(xué)等單位，通過(guò)長(zhǎng)期的技術(shù)攻關(guān)，針對(duì)油氣混輸泵的抗氣阻、內(nèi)壓縮等關(guān)鍵技術(shù)，成功研發(fā)出新一代油氣混輸泵裝置典型樣機(jī)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，產(chǎn)品運(yùn)行平穩(wěn)，排出壓力高，油氣混輸功能強(qiáng)，可滿足油田現(xiàn)場(chǎng)需求。與國(guó)內(nèi)外主要混輸泵相比，具有獨(dú)特的內(nèi)壓縮功能，可更好適應(yīng)復(fù)雜油氣工況，壓縮比大、效率高、密封可靠、壽命長(zhǎng)。柱塞式油氣混輸泵主要特點(diǎn)包括：①抗氣阻特性優(yōu)良，同時(shí)具備泵和壓縮機(jī)的功能，高效節(jié)能，可適應(yīng)高含氣、高壓縮比復(fù)雜的油氣混輸工況；②基于液態(tài)介質(zhì)可吸收熱量，降低溫度理論，提出將裝置出口液態(tài)介質(zhì)回流噴射至泵入口的創(chuàng)新技術(shù)，可滿足散熱要求，即延長(zhǎng)了密封件壽命，又提高了泵裝置的效率及輸氣功能；③該泵立式組合閥具有將氣體介質(zhì)壓縮增壓功能，使產(chǎn)品具備獨(dú)特的內(nèi)壓縮功能，防止氣體滯留腔內(nèi)形成氣阻，提高產(chǎn)品的輸氣功能與可靠性，可適應(yīng)純氣和純液工況，滿足油氣混輸要求。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案

為解決彩508計(jì)量站單螺桿混輸泵難以連續(xù)運(yùn)行，使用維護(hù)成本高的生產(chǎn)難題，2017年生產(chǎn)單位引進(jìn)了柱塞式油氣混輸泵，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行合理選型及優(yōu)化改進(jìn)。

（1）設(shè)備選型參數(shù)。根據(jù)地質(zhì)預(yù)測(cè)，本區(qū)塊遠(yuǎn)期最大日產(chǎn)液量200 m3/d，日產(chǎn)氣量約2000 Nm3/d。選型后混輸泵參數(shù)：型號(hào)3D P70-15/3.2；進(jìn)口壓力0.8 MPa～1.0 MPa；出口壓力2.5 MPa～3.0 MPa；電機(jī)功率15 kW，變頻控制。

（2）控制系統(tǒng)具備變頻功能，頻率與進(jìn)口壓力聯(lián)動(dòng)，當(dāng)進(jìn)口壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，運(yùn)行頻率增大，反之減小。

（3）控制系統(tǒng)采集泵進(jìn)出口壓力、運(yùn)行頻率、運(yùn)行狀態(tài)等自動(dòng)化數(shù)據(jù)，并能無(wú)線傳輸至中心控制室。

（4）由于該區(qū)塊距離油田生活駐地較遠(yuǎn)，且無(wú)人值守，在設(shè)備具備進(jìn)口低壓、出口超壓停機(jī)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化控制系統(tǒng)程序，使其具備停機(jī)后進(jìn)出口壓力恢復(fù)正常后自動(dòng)啟動(dòng)的功能。

5 實(shí)際運(yùn)行效果分析

（1）該泵自2017年9月安裝完成并投入使用，運(yùn)行穩(wěn)定，進(jìn)口壓力0.8 MPa～1.0 MPa，出口壓力2.4 MPa～2.8 MPa，運(yùn)行頻率18 Hz～25 Hz，耗電量?jī)H為原單螺桿泵的1/3，節(jié)能效果顯著。

（2）投入使用后運(yùn)行平穩(wěn)，計(jì)量站管匯壓力控制在1.0 MPa以下，單井回壓控制在1.6 MPa以下，消除了安全生產(chǎn)隱患，并提高了單井泵效及原油天然氣產(chǎn)量。

（3）混輸泵進(jìn)出口閥集成了單流閥功能，混輸泵故障或其他原因停泵時(shí)單流閥正常工作，消除了停泵時(shí)系統(tǒng)憋壓風(fēng)險(xiǎn)。

（4）混輸泵具備自動(dòng)啟停功能。當(dāng)混輸泵因進(jìn)口壓力低于保護(hù)值或出口壓力高于保護(hù)停機(jī)值停止運(yùn)行后，待進(jìn)口壓力恢復(fù)至設(shè)定壓力后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，降低了操作員工工作量。

（5）運(yùn)行維護(hù)成本低。自2017年9月運(yùn)行以來(lái)，未發(fā)生過(guò)一次設(shè)備故障，設(shè)備僅做基本的正常維護(hù)，年維護(hù)費(fèi)用僅為單螺桿混輸泵的10%左右。

（6）柱塞式油氣混輸泵的成功應(yīng)用，從節(jié)能降耗、現(xiàn)場(chǎng)管理、挖潛增效等方面綜合考慮，具備極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。