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【机械采油】新型凯发k8下载让抽油杆导向器更低调

石油圈2019-07-11 16:56:33


新型聚醚醚酮复合凯发k8下载抽油杆导向器, 使用寿命更长,即使在高温下也能够充分保持抽油杆与油管分离,并即将推向市场。


来自 | Upstreampumping

编译 | TOM

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抽油杆导向器的使用寿命并不受人关注。就像橄榄球比赛中的裁判或进攻边锋,抽油杆导向器只有在不被人注意的情况下才能成功地完成工作。但这并不是说,像裁判或左内边锋那样,抽油杆导向器对成功开发与开采石油天然气并不重要。事实上,抽油杆导向器很重要,它们被石油与天然气行业称为“牺牲部件”。


毫无疑问,位于抽油杆上的抽油杆导向器将地面游梁式抽油机连接到地下数千英尺的井下泵,将不可避免地达到使用寿命。他们将通过保护抽油杆免于接触并可能损坏油管来奉献自己的“生命”。


最近,一些油田作业者,尤其是Eagle Ford(南德克萨斯州)和Bakken(北达科他州)页岩气田的油田,作业者已经开始注意到,几十年来表现良好的传统抽油杆导向器正在经受更高的故障率。特别是在比大多数常规油气井的环境温度更高的深井中,情况尤其如此。


考虑到这一点,目前正尝试开发新的抽油杆导向器凯发k8下载,使其能够在更深的页岩井中承受更高的温度。现已有一种凯发k8下载表现出不错的早期成果,并且即将推向市场。

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挑战


美国页岩气革命的迹象随处可见,从美国新晋为世界主要天然气开采国,到美国各地可看到的每加仑汽油价格的下跌。页岩气也改变了石油与天然气勘探、开发与开采的世界。


除了页岩储层所需的水平水力压裂作业之外,这些储层还比常规油气储层在地表下埋藏的更深。例如,一个常规的原油井的平均深度在5000~7500英尺(1525~2290米)之间,而常规的天然气井深度在6000~6500英尺(1830~1985米)之间。相比之下,页岩气井的深度可达8000~12000英尺(2440~3660米),有时深度甚至更深。



作业者发现,在温度超过220℉(104℃)的井中,抽油杆导向器的使用寿命可能会受到不利影响。石油行业广泛使用由合成聚酰胺制成的抽油杆导向器,该导向器对许多化学品具有很高的耐受性,并且在高温下比许多塑料凯发k8下载具有更高的强度与刚度。当作业温度达到400℉(204℃)时,这种凯发k8下载将被用来替代金属与其他塑料凯发k8下载。


虽然这种合成聚酰胺凯发k8下载的额定温度为400℉,但是在连续作业期间,这种凯发k8下载却不适用于这种温度,然而这种连续作业情况,却是在井下每天24小时不间断采油作业中所遇到的。由这种凯发k8下载构成的抽油杆导向器在温度超过220°F的情况下连续使用,并在油管中遇到不同类型和数量的微粒与固体的混合时,将比在温度较低的井中磨损的更快。


平均30英尺的抽油杆有三个由该合成聚酰胺制成的抽油杆导向器。这意味着需要200个抽油杆导向器在8000~10000英尺的热区内有效地工作。也意味着抽油杆导向器有200个机会过早的失效。


在高温作业环境中,抽油杆导向器的这种过度与快速的磨损会对油气采收作业带来许多问题。最基本的问题就是抽油杆导向器的失效会导致抽油杆与油管接触,这会在油管上造成孔洞。更糟糕的是,抽油杆导向器可能会磨损到从抽油杆上脱落的地步。这些脱落的碎片最终可能会进入到泵中,导致泵出现故障并产生高昂的维修费用。另一种可能的情况是,这些碎片可能会堵塞出油管线,阻止流体向上移动。这两种情况都会导致代价高昂的停工时间与生产损失。


综上所述,合成聚酰胺抽油杆导向器,尽管已经用了很多年,仍然完全适用于没有过高温度条件的油井。

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解决方案


2014年左右,页岩气作业者开始注意到他们的抽油杆导向器磨损加剧,这促使这些关键井下部件的设计者、制造商与供应商开始寻求解决方案。石油行业需要一种不仅能承受更高作业温度的凯发k8下载构成的抽油杆导向器,而且还要其能够提供合成聚酰胺抽油杆导向器所具有的长作业寿命。

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石油行业的首要任务是创造一种新型的抽油杆导向器,使用寿命更长,即使在高温下也能够充分保持抽油杆与油管分离。经过大量研究以及12至18个月的现场测试,确定了一种解决方案:一种新型的抽油杆导向器,它是注塑成型,具有一定数量的聚醚醚酮(PEEK)。但请注意,这种新凯发k8下载是聚醚醚酮复合凯发k8下载,而不是100%的聚醚醚酮。


在页岩气井中,这种新型聚醚醚酮复合凯发k8下载抽油杆导向器似乎是合成聚酰胺导向器的理想替代品,因为聚醚醚酮是一种热塑性塑料,即使在高温下也能保持其机械性能与耐化学性能。实际上,与大多数其他热塑性塑料相比,聚醚醚酮在非常高的温度(650℉/ 343℃)下才会熔化。这使它成为泵、活塞部件、轴承、压缩机网状阀与电缆绝缘等工业设备的理想部件。


当与其他塑料混合使用时,聚醚醚酮已经证明它可以让该部件在高达480℉(249℃)的作业温度下可靠运行。这种耐高温性水平,完美地达到了抽油杆导向器在高温页岩深井中能够连续作业的需求。新型聚醚醚酮复合凯发k8下载抽油杆导向器的制造工艺比合成聚酰胺的要求更高。而且必须满足更多的生产过程控制,凯发k8下载成本也更高。但性能、油井正常作业时间与使用寿命的提高,可远远抵消这些时间与费用方面的考虑。

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结论


毫无疑问,页岩气革命已经让美国的石油与天然气生产行业发生了巨大的改变。这迫使油田作业者不仅要重新考虑在哪里定位,如何进行勘探、钻探以及采油作业,还要考虑用哪些设备创新来优化这些作业。


虽然水平压裂已经在油气开发中创造了新的利基,但像抽油杆导向器如此“低调”的设备也需要重新思考,以便作业者充分发掘开发与采油设备的潜力。


与致力于满足客户需求的供应商合作伙伴一起,即将被引入市场的下一代抽油杆导向器,将解决高温页岩井中抽油杆导向器性能下降的难题。


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