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永磁電機可使老油田重獲新生

永磁電機可使老油田重獲新生

BHGE Magnefficient永磁電機利用GE公司其他業務的經驗,通過降低電潛泵系統能耗,最大限度地降低停機風險,提高作業效率與可靠性。

來自 | BHGE
編譯 | TOM 二丫

如今油價持續走低,老油田的作業者想要保持盈利,意味著他們需要革新技術,以最低的成本來實現產量最大化。對于那些依靠人工舉升方案的油田,如電潛泵(ESP)系統,能否在降低舉升成本的同時提高作業效率,是延長油田壽命的關鍵因素。

達到上述目標的一種方法是降低ESP能耗。傳統的ESP系統極易浪費能源,其中電機能耗占到ESP系統總效能損失的30%以上。在全球,部分油田的作業者因為無法逆轉這種消耗過多電力的趨勢,而受到政府的處罰。相反,在某些地區,能夠節省電力的作業者,則會得到政府獎勵,降低其所繳納的能源稅。

事半功倍

通用電氣公司旗下的貝克休斯(BHGE)開發了Magnefficient永磁電機(PMM),通過降低ESP系統的能耗來應對這些挑戰。BHGE最新的技術旨在提高老油田的作業效率,PMM能夠以多種方式提高產量并降低能耗。

PMM消除了電磁感應的損耗,降低了高達25%的系統功耗,減少了高達67%的電機功耗。與傳統的感應電動機相比,PMM具有更低的空載電阻,可在更低的負載下提供更好的控制。

該電機還具有更高的功率密度,作業者可使用更小的電機實現相同的功率,或者使用相同規格的電機獲得更高的功率。相同長度下,PMM具有更高的功率,這有助于消除串聯連接的需求,從而提高可靠性,同時實現更快捷的安裝并減少非生產時間(NPT)的發生率。這種高功率密度且更短的電機組合,使得PMM可以更深地置于小井眼井與斜井中,更靠近采油區域,從而提高ESP的作業靈活性,并依靠更大的油藏壓降提高采收率。

與感應電機相比,在更大的負載范圍內,PMM可維持更高、更恒定的功率因數與效率。通過降低高達25%的功率損耗,或選擇使用更細的電纜來節省成本,作業者能夠獲益良多。

可靠性更高

雖然作業效率對于老油田很重要,但在衡量ESP系統的成本效益時,它并不是唯一要考慮的因素。如果每隔幾個月就發生故障,需要頻繁且昂貴的修理,即使是效率最高的電機,最終也會導致作業成本的激增。

因此,BHGE公司的PMM旨在確保提高效率的同時,也要使可靠性達到最大。PMM經受了同樣嚴格的設計與測試,并與BHGE的感應電機共享許多相同的基本組件,這些感應電機在各種溫度與壓力下均能可靠運行。

PMM嚴格的設計流程參照了GE公司其他業務板塊的技術與流程,這些業務板塊都擁有可靠性記錄,包括GE航空公司的轉子開發、GE 醫療的磁鐵研究與設計協議。該流程利用優化算法來分析電機的效率、功率因數與功率密度,同時確保這些設計元素符合溫度限制、轉子動力學穩定性以及材料結構能力。

PMM將BHGE在ESP開發方面的卓越經驗與其全球基礎設施相結合,以確保能夠成功部署。這包括全球的地區支持中心、技術專家以及重點地區的HSE協議,以幫助部署與服務ESP系統,同時為作業者提供持續的支持。

案例分析

Magnefficient電機在現場應用中已經取得了可喜的成果,并且將ESP系統的適用性擴展至以前不實用甚至不可行的情況。目前已安裝了8個PMM,應用范圍從北美的注水井與非常規油氣井到拉丁美洲的高溫老油田。有些設備已經連續運行超過800天,每臺設備的電機效率均達到90%以上,并且沒有發生任何故障。

阿根廷的一家油氣公司部署了PMM,試圖降低老油田的人工舉升成本并提高作業效率,該油田擁有數千口邊際生產井。這些井中有1000多口依靠ESP人工舉升來維持生產,這在冬季是一個挑戰。因為在季節性寒冷的天氣條件下,法規要求阿根廷的作業者需要向當地電網提供部分天然氣用于家庭供暖。這限制了用于油田發電的氣體量,迫使作業者關閉一些依靠ESP人工舉升的采油井,極大地影響了該油田的經濟效益。

更復雜的是,該油田大多數采油井都是小井眼井。這使得依靠傳統感應電機的ESP系統無法輕易到達采油區域,并且仍能提供作業所需的200馬力。作業者通過串聯連接三到五個電機來解決這個問題。然而,井下溫度超過170攝氏度(338華氏度),這迫使作業者定期降低電機的功率以避免發生故障。由于ESP作業效率低下,導致每口井的功耗成本較高。

為了解決上述問題并提高作業效率,BHGE提供了一套解決方案,只需部署三套3.75寸PMM的ESP系統。更短的電機意味著系統的組裝速度是傳統ESP系統的兩倍,從而降低了非生產時間以及相關成本。PMM還將ESP系統長度縮短了一半,避免了串聯連接電機帶來的可靠性問題,同時使ESP系統可部署至更靠近生產區域的地方。

與傳統的感應電機相比,PMM將系統整體效率提高了26%以上,并使作業者平均降低了23%的電力成本。

延長油藏壽命

阿根廷的油氣公司計劃再部署五套PMM設備。油氣公司可以將節約出的電力運用于更多的井,從而以最小的花費延長其油藏壽命。

任何擁有邊際井的老油田都可以依靠PMM,達到上述案例的應用效果。一些作業者正在密切關注這種低功率人工舉升解決方案,考慮如何利用該方法使其油田轉為盈利性生產。使用PMM的ESP系統能夠獲得作業效率與可靠性的增益,因此作業者可以暫緩執行注水泥棄井,維持生產獲取額外的儲量,從而提高他們的最終效益。

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二丫:022-65771089;131-3255-0596

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