Medidas de optimización de equipos de drenaje y producción

En el bombeo de metano en capas de carbón, dado que el agua descargada contiene una gran cantidad de polvo de carbón, en las bombas de aceite comunes, el polvo de carbón se deposita fácilmente alrededor de la válvula fija y se pega a la bola de la válvula y en el asiento de la válvula. Después de que la bomba de aceite funciona durante un cierto período de tiempo, la válvula fija falla, lo que provoca que la bomba de muestreo deje de funcionar. Después de que se detuvo la bomba, la válvula fija quedó más gravemente enterrada por el polvo de carbón, lo que provocó que la unidad de bombeo no pudiera arrancar.

En vista de los problemas existentes en la extracción de metano de carbón en el bloque Hancheng, se han mejorado las bombas de petróleo ordinarias. La bomba de aceite autolimpiante mejorada puede limpiar automáticamente el polvo de carbón depositado alrededor de la válvula fija, extendiendo la vida útil de la bomba de aceite en el desarrollo de pozos de metano en lechos de carbón.

Cuando un líquido estacionario es impactado por el flujo de agua, los sedimentos que contiene ganarán energía y se moverán, y quedarán suspendidos en el líquido y se moverán con el flujo de agua. La bomba de aceite autolimpiante utiliza un flujo de líquido para eliminar el polvo de carbón (partículas sólidas) depositado alrededor de la válvula fija, dejándolo suspendido en el líquido. A través del proceso de succión y descarga de líquido de la bomba de aceite, el polvo de carbón se descarga. la bomba de aceite, logrando así la función de autolimpieza para evitar que la válvula fija falle debido a la adhesión y enterramiento del polvo de carbón, y lograr una producción continua y estable de pozos de metano en lechos de carbón. Las bombas autolimpiantes son adecuadas principalmente para pozos de metano en capas de carbón que contienen carbón pulverizado y pozos de petróleo arenosos.

La bomba de aceite autolimpiante consta principalmente de seis partes: conjunto del cilindro de la bomba, conjunto del émbolo, tubo de extensión del cilindro de la bomba, cilindro guía, válvula de salida de líquido y conjunto de válvula de entrada de líquido, como se muestra en la Figura 7-27 Espectáculo. El conjunto del cilindro de la bomba, el tubo de extensión del cilindro de la bomba, el cilindro guía y el conjunto de la válvula de entrada de líquido se bajan a la profundidad de diseño en el pozo junto con la sarta de drenaje, y el conjunto del émbolo y el conjunto de la válvula de salida se bajan a la sarta de drenaje junto con la ventosa. vara. Entre ellos, el tubo de aspiración es el componente principal de la bomba de aceite autolimpiante. Está hecho de acero redondo procesado mediante tornos y fresadoras. El plan inicial consideraba la tasa de paso del carbón pulverizado, pero debido a la gran área del pozo de desvío, la capacidad insuficiente de descarga de arena y el contenido excesivo de arena en el fluido del pozo, el efecto después de la aplicación en el sitio no fue obvio. En respuesta a los problemas anteriores, se realizaron las siguientes mejoras: sin afectar el paso del carbón pulverizado, acortar la longitud de la tubería de tiro y reducir el área de flujo, de modo que la relación entre la tubería de tiro y el área de flujo del asiento de la válvula sea aproximadamente 1.6, para que el carbón pulverizado depositado pueda ser lavado más completamente por el flujo de líquido (Xiong Xianyong, 2014).

El principio de funcionamiento de la bomba de aceite autolimpiante se muestra en la Figura 7-28 y la Figura 7-29. Durante la carrera ascendente, el émbolo se mueve hacia arriba, el volumen de la cámara inferior del émbolo aumenta y la presión de la cámara inferior disminuye. Bajo la acción de la diferencia de presión, la válvula fija se abre, las válvulas de avance aguas arriba y aguas abajo se cierran y el fluido de formación ingresa al cilindro de la bomba. Después de que el fluido de formación ingresa al cilindro de la bomba desde la válvula fija, el cilindro de la bomba se llena gradualmente con fluido de formación hasta el final de la carrera ascendente. Durante este proceso, el fluido de formación elimina el sedimento, el polvo de carbón y otras partículas depositadas en el fondo del cilindro de la bomba a través del dispositivo de desviación de válvula fija, de modo que el sedimento, el polvo de carbón y otras partículas se descargan del cilindro de la bomba junto con el fluido de formación. Durante la carrera descendente, el émbolo desciende, el volumen de la cámara inferior del émbolo se vuelve más pequeño y la presión de la cámara inferior aumenta. Bajo la acción de la diferencia de presión, la válvula fija se cierra, las válvulas de flotador superior e inferior se abren y el fluido de formación ingresa a la tubería de aceite superior del barril de la bomba a través de la válvula de flotador hasta el final de la carrera descendente, completando el proceso de bombeo. .

Figura 7-27 Diagrama estructural de la bomba de aceite autolimpiante

1—Conjunto del cilindro de la bomba; 2—Conjunto del émbolo; 3—Conjunto de la válvula de salida de líquido; 4—Tubo de extensión del cilindro de la bomba; 5 — Tubo de tiro; 6 — Conjunto de válvula de entrada

Figura 7-28 Diagrama esquemático de la carrera superior

Fig. 7-29 Diagrama esquemático de la carrera inferior

A través del diseño estructural y el principio de trabajo anteriores, la presente invención puede realizar las siguientes funciones: durante el proceso de bombeo, el dispositivo de desviación de válvula fija guía el fluido de formación desde el conjunto de válvula fija hacia la dirección de flujo del barril de la bomba, de modo que que el fluido de formación puede reaccionar con el lodo, arena, polvo de carbón, etc. depositados en el fondo de la bomba de aceite. Las partículas se lavan y limpian, y las partículas sólidas se descargan del cilindro de la bomba a través del fluido de formación para lograr un. efecto de autolimpieza. Agregue un tubo de extensión del cilindro de la bomba a la parte inferior del cilindro de la bomba, cuyo diámetro interior sea ligeramente mayor que el diámetro interior del cilindro de la bomba. Cuando el émbolo se mueve hasta el punto muerto inferior, puede extenderse más allá del cilindro de la bomba en una cierta longitud, de modo que la arena acumulada en el cilindro de la bomba se pueda sacar del cilindro de la bomba para proteger la superficie de trabajo del cilindro de la bomba y evitar que la bomba se atasque. Hay una ranura de raspado de arena en el émbolo, que puede raspar el polvo de carbón, la arena y otras partículas sólidas que ingresan al espacio entre el émbolo y el cilindro de la bomba hacia la ranura de raspado de arena y sacarlas del cilindro de la bomba durante el ascenso. y el movimiento hacia abajo del émbolo, lo que reduce el desgaste de la cantidad de agua en el cilindro de la bomba y extiende la vida útil del cilindro de la bomba (Xiong Xianyong, 2014a).

(2) Bomba de inyección

El principio de funcionamiento de la bomba de inyección.

La tecnología de drenaje con bomba de chorro utiliza agua a alta presión como fluido motriz para hacer funcionar el dispositivo de drenaje subterráneo y producción de gas. A través de la conversión de energía entre el fluido motriz y el fluido producido, el propósito del drenaje y. Se consigue la producción de gas. Durante el proceso de elevación del fluido producido, el caudal de líquido en cualquier sección de la tubería de producción es mayor que el caudal mínimo que garantiza el ascenso del carbón pulverizado, asegurando así que el carbón pulverizado se descargue suavemente con el fluido. El puerto de succión del dispositivo de recuperación de gas de drenaje desciende a la parte inferior de la veta de carbón para garantizar que el carbón pulverizado no quede enterrado en la veta de carbón.

El agua a alta presión (fluido de energía) ingresa a la tubería de fluido de energía desde el tanque de fluido de energía a través de la boca del pozo y llega al cuerpo de la bomba subterránea a lo largo de la tubería de fluido de energía, impulsando el drenaje subterráneo y el dispositivo de producción de gas a trabajar. El líquido mezclado del fluido producido y el fluido motor llega a la cabeza del pozo a través del espacio anular formado por la tubería del fluido motor y la tubería de líquido mezclado, y entra al tanque de fluido motor (Figura 7-30) (Zhang Lin, 2008).

Figura 7-30 Diagrama esquemático del doble lumen concéntrico de la bomba de chorro

2. Estructura principal

El equipo de la tecnología de drenaje de la bomba de chorro incluye dos partes: superficie y bajo tierra.

La parte terrestre incluye principalmente: tanque de fluido de potencia, bomba de tierra, convertidor de frecuencia, filtro, cabezal de pozo especial, instrumentos de control y medición, etc.

El proceso específico es el siguiente: primero, el agua a alta presión (fluido de potencia) llega al pozo a través de la tubería de fluido de potencia y llega a un extremo del ala de alta presión en la boca del pozo a través del medidor de flujo electrónico universal. En segundo lugar, el fluido de producción de formación y el fluido mixto del fluido de potencia se producen desde la otra ala de la boca del pozo, ingresan a la tubería de fluido mixto a través del medidor de flujo y luego ingresan al tanque de separación de lodo, arena, agua y carbón pulverizado. El fluido de energía se recicla después de la sedimentación y separación, y el agua producida por la veta de carbón ingresa a la piscina de aguas residuales. Finalmente, el metano del lecho de carbón se produce a partir de la carcasa y ingresa al proceso de transmisión de gas después de la medición (Chen et al., 2012).

La parte subterránea incluye: tubería de líquido de energía, tubería de líquido mixto, dispositivo de producción de gas de drenaje (carbón pulverizado), tubería de criba, tubería de escape, etc. (Como se muestra en la Figura 7-30).

3. Ventajas técnicas

1) Control de arena y control de polvo de carbón

El puerto de succión del cilindro de la bomba subterránea del dispositivo de producción de gas de drenaje se baja a El límite inferior de la veta de carbón para garantizar una cierta superficie dinámica del líquido se puede bombear profundamente, y el polvo de carbón y el lodo no enterrarán la veta de carbón. Además, se instala un tubo de malla enrollado con alambre con una ranura de 1,8 mm de ancho en la entrada del fluido de formación de la bomba de fondo de pozo para evitar que partículas sólidas grandes obstruyan el canal de flujo de la bomba de fondo de pozo y afecten el funcionamiento normal de la bomba de fondo de pozo. . La selección de parámetros de trabajo razonables de la bomba subterránea de acuerdo con el diámetro del sedimento y el carbón pulverizado puede garantizar que el carbón pulverizado y el sedimento puedan descargarse al suelo.

2) Molienda no excéntrica sin partes móviles

En comparación con el equipo de drenaje de bomba de varilla convencional, no hay partes de varilla ni partes móviles en la estructura de la sarta de tuberías de la tecnología de drenaje de bomba de chorro. Por lo tanto, no hay influencia del desgaste excéntrico de la varilla del tubo.

3) Reemplace la bomba sin mover la sarta de tubería

El núcleo de la bomba de fondo de pozo está sellado en el barril de trabajo. Cuando el desplazamiento original del pozo no puede satisfacer las necesidades de producción o el núcleo de la bomba falla, el bombeo de petróleo en la superficie se puede lograr simplemente ajustando la válvula de superficie y cambiando la entrada de fluido de potencia en el tubo de mezcla. Coloque el núcleo de la bomba reemplazado en la tubería del fluido de potencia, restablezca la dirección de entrada del fluido de potencia, selle el núcleo de la bomba y reanude la producción. Por lo tanto, en comparación con el equipo de drenaje con bomba de varilla convencional, el equipo de drenaje con bomba de chorro puede reemplazar las bombas de fondo de pozo sin mover la sarta de tuberías, es fácil de operar, lleva poco tiempo y no tiene costos de operación de reparación del pozo (Xiong Xianyong, 2014a).

(3) Bomba de tornillo sumergible eléctrica

Las bombas de tornillo accionadas desde tierra son propensas a sufrir problemas como varillas rotas, desgaste de varillas y tubos y taladros atascados, lo que restringe su avance y aplicación (Liu Xinfu, 2009). En estas circunstancias, las bombas eléctricas sumergibles, que combinan las ventajas de la producción de petróleo sin vástago, la conducción de fondo de pozo y las bombas de tornillo, han recibido amplia atención.

La bomba eléctrica sumergible de un solo tornillo se utiliza para el drenaje y la producción de pozos de metano en lechos de carbón en el bloque Hancheng. El sistema de drenaje y producción consta de partes aéreas, partes subterráneas y partes de conexión intermedia.

La parte de tierra consta de una consola de control automático, un autotransformador, una caja de conexiones de tierra y un dispositivo de boca de pozo (Figura 7-31). La consola automática puede utilizar interruptores manuales o automáticos para controlar el trabajo de la bomba eléctrica sumergible, al mismo tiempo que protege el motor de la bomba eléctrica sumergible para evitar cortocircuitos en el sistema de cables del motor y sobrecarga del motor.

Figura 7-31 La parte de la superficie de la bomba de tornillo sumergible eléctrica

La parte media está compuesta por cables y tuberías de aceite especialmente estructurados. Para transportar la corriente desde la parte superficial a la parte subterránea, fije el cable y la superficie exterior de la tubería de petróleo juntos en el pozo de gas, y fije el cable, la bomba de tornillo único y la carcasa protectora juntos en la parte subterránea (Figura 7- 32).

Figura 7-32 Composición de las partes media y subterránea de la bomba eléctrica sumergible.

La parte del fondo del pozo es la unidad principal del dispositivo de bomba de tornillo sumergible eléctrica. Consta de una bomba de tornillo único sumergible, un acoplamiento (con puerto de succión de la bomba), un protector, un reductor y un motor sumergible. Principalmente comienza a bombear el papel del líquido (Figura 7-32).

La situación de conexión principal de la parte subterránea: el eje de salida del motor sumergible subterráneo está conectado al eje de transmisión del reductor de engranajes cónicos a través de un manguito estriado, el reductor está conectado al eje protector a través de un; manguito estriado, y luego a través del manguito estriado conectado al eje de la bomba; la salida de aceite de la bomba está conectada al oleoducto a través de una junta roscada.

Principio de funcionamiento de la bomba eléctrica sumergible: La bomba eléctrica sumergible subterránea consta de un rotor y un estator (Rao Yumeng et al., 2010). El motor sumergible impulsa el eje de la bomba de tornillo para que gire a través de un reductor mecánico y un acoplamiento. El rotor y el estator se engranan para formar una cámara sellada continua. Cuando el rotor gira en el estator, la cavidad se mueve desde el extremo de entrada de la bomba hasta el extremo de salida, y el líquido en la cavidad se bombea desde el extremo de succión de la bomba hasta el extremo de descarga y luego se transporta al suelo a través de el oleoducto, desempeñando así una función de bombeo (Fang Li, 2011).

Desde la perspectiva de los resultados de la aplicación in situ, las bombas sumergibles eléctricas tienen las siguientes ventajas. En primer lugar, el sistema de fondo de pozo no tiene parte de potencia cuando está en funcionamiento, por lo que el equipo de fondo de pozo tiene una alta confiabilidad, un ciclo de mantenimiento largo y un bajo costo, en segundo lugar, en comparación con las bombas de varilla (como unidades de bombeo, bombas de tornillo, etc.). ), más adecuado para pozos inclinados y pozos horizontales. Tiene un efecto obvio sobre el atascamiento de arena de la bomba causado por la producción de arena y el atascamiento de la bomba causado por la producción de carbón pulverizado, lo que reduce el número de reparaciones y el daño de las reparaciones al yacimiento. Además, las bombas eléctricas sumergibles también tienen la ventaja de trabajar en condiciones complejas como alta temperatura, alta relación gas-líquido, producción de arena, corrosión, etc., lo que puede resolver eficazmente el problema de rotura de la varilla de bombeo o daño del seccionador causado por grandes -Bombas de varilla de diámetro utilizadas en pozos de agua de alto rendimiento.

El componente de una bomba eléctrica sumergible que se daña más fácilmente es el estator, y la sarta de tuberías se debe subir y bajar cada vez que se repara la bomba. El costo de inversión único es alto; la bomba requiere lubricación fluida y un cierto grado de hundimiento en comparación con la unidad de bombeo, la instalación es más complicada; Actualmente se utiliza principalmente en pozos poco profundos (Xiong Xianyong, 2014a).

(4) Bomba de varilla

La diferencia entre una bomba de varilla y una bomba de tubo tradicional es que la bomba de varilla está sellada en la tubería de aceite. La bomba de varilla se divide en dos partes, una parte es la junta de soporte del sello conectada a la tubería de aceite y la otra parte es la bomba de varilla.

Al bombear, la junta de soporte de sellado desciende hasta el fondo del pozo junto con la tubería de petróleo, y la bomba de varilla desciende hasta el fondo del pozo junto con la varilla de bombeo y se asienta sobre la junta de soporte. Cuando la bomba de fondo de pozo falla debido a la influencia del carbón pulverizado, la bomba se puede sacar directamente del pozo a través de la varilla de bombeo para reemplazarla. Esto evita la necesidad de sacar las varillas de bombeo y la tubería de todo el pozo durante el cruce convencional. operación de la bomba de flujo y permite la inspección de bombas de cadena fija, acortando el período de ocupación del pozo y reduciendo los costos operativos.

Según los diferentes métodos de fijación, las bombas de varilla se pueden dividir en de fijación superior y de fijación inferior. Entre ellas, la característica de la bomba de varilla fija superior es que el líquido descargado puede eliminar rápidamente el carbón pulverizado entre la parte superior y la tubería de aceite, y tiene un cierto efecto de descarga de carbón pulverizado. Cuando el cilindro de la bomba se somete a presión de líquido, el espacio entre el cilindro de la bomba y el émbolo aumentará y la eficiencia de la bomba se reducirá, por lo que no es adecuado para pozos profundos. Características de la bomba de varilla de fondo fijo: dado que el dispositivo de soporte está fijo en la parte inferior de la bomba, el cilindro de la bomba está sujeto a presión externa y tiene buenas condiciones para soportar tensiones. El cambio en el espacio libre de la bomba es adecuado para. pozos profundos, pero el polvo de carbón es fácil de acumular entre el cilindro de la bomba y la tubería de petróleo. El espacio anular no es adecuado para pozos con una producción importante de carbón pulverizado.

Las bombas de varilla se dividen en sellos de copa y mecánicos según diferentes métodos de sellado. Para garantizar un fraguado estable, los pozos de metano de lechos de carbón en el bloque Hancheng adoptan sellos de tarjeta doble, es decir, sellos de copa de metal dobles. Este tipo de sello no solo tiene un fuerte poder de anclaje, sino que también logra un doble seguro con el doble sello (Xiong Xianyue, 2014a).