自主研发海上采油“重器”,为海上油田增储上产提供有力支撑——
为海上油田装备“心脏”
近日,中海油能源发展股份有限公司2023年度科技进步奖揭晓,宽幅潜油电泵举升技术被评为唯一的特等奖。该公司工程技术分公司研制的“海龙”举升品牌宽幅潜油电泵,以其卓越的性能,破解了油藏产液量大幅波动的难题,成为海上油田的强大“心脏”。
为了研发这颗“心脏”,多年来科创人员进行科技攻关,让宽幅潜油电泵成为当之无愧的海上采油“重器”。
向油井“心脏”的研发发起攻坚
电潜泵是油井的动力源,被誉为油井的“心脏”,海上油田超90%的原油通过电潜泵开采到地面。2002年,工程技术分公司向电潜泵领域进军。常规电潜泵难以解决油藏产液量幅度变化大的问题,导致电潜泵的重要部件——叶导轮加剧磨损。这一问题不解决,海上油田作业成本会大大增加。
“办法不是没有,只是我们从来没有做过。”2016年,时任工程技术分公司机械采油总工程师的张光一挺身而出,带领黄新春、杜丹阳、李令喜、付军等技术骨干誓师出征,向宽幅潜油电泵研发发起攻坚。
不会设计叶导轮、叶轮,就买书,上网请教;不懂生产工艺,就外出调研。木模图、子午线、包心角、排挤度……这些电潜泵水力设计专业名词成了队员们每天挂在嘴边的话题,即使在梦里也挥之不去。
来自月饼十瓣形状的灵感
3个月下来,大家对宽幅潜油电泵叶导轮水力的设计初见成效,然而学得越多,越发现在常规二维叶导轮基础上改进效果有限,必须进行难度更大的三维空间叶导轮设计。
“面对这个难题,我们必须搭上数字化技术这班动车。”张光一说。
宽幅泵技术研发插上了数字化翅膀,让水泵设计、绘图和分析仿真都在软件平台进行,叶导轮三维水力设计、计算泵效率和扬程等都加快了进程。
为了攻关宽幅泵核心部件——叶导轮,张光一连续4天泡在实验室。中秋夜,他推开家门,看到饭桌上的月饼呈十瓣形状,顿时灵感迸发——叶导轮三瓣式设计不行就用八瓣,八瓣式设计不行就用十瓣。通过十瓣式叶导轮,张光一团队啃下宽幅泵叶导轮设计这块“硬骨头”。
经过不懈钻研,团队调试了上千组数据,实施了300余次模拟试验。终于,在数字化浪潮中捕捉到了最适合的数据组合,成功破解拓宽排量与减缓扬程变化之间的难题。
接下来,通过3D打印快速验证宽幅泵叶导轮开发效果。采用这种方式,叶导轮样品生产时间压缩到一周,成本降至不足1万元。
打造海上采油“重器”
攻克了叶导轮,技术团队采用全压紧结构工艺,创新解决叶导轮在宽幅高效区内大幅变化时磨损加剧的难题,让宽幅泵装配效率提高30%以上。
宽幅潜油电泵形成4项核心专利技术,产品满足渤海油田98.35%的生产井产液需要,让电潜泵种类一举减少72%,极大地提高了电潜泵作业准备时效。2017年底,宽幅潜油电泵在渤海油田首次亮相。2019年10月,宽幅潜油电泵纳入中国海油推广清单,开始在海上油田大规模应用。截至目前,在渤海油田推广应用650井次,占井下在运行电潜泵井的28.3%,产品运行平稳,产液量稳定。
宽幅潜油电泵投用之后,海上油田生产效率提高36%,非故障换泵率降低18.75%。特别是在含砂、含气井,宽幅泵提液增油效果尤为显著。
宽幅泵产品迭代升级,可靠性、稳定性和使用寿命进一步提升。秉持“定制化”服务理念,根据特定作业环境和井况研制宽幅泵,实现多样化场景下的精准应对。
“宽幅潜油电泵成为当之无愧的海上采油‘重器’,为我国海上油田增储上产提供了强有力的产品支撑。”工程技术分公司机械采油经理史轩玮说。
截至目前,宽幅潜油电泵在海上油田投用超过1000井次,入井成功率100%,减少至少150井次电潜泵更换需求,使原油产量增加超420万立方米。