潛油電泵井單流閥閥球回收方案研究

姜志軍

（大慶油田有限責任公司第六采油廠 黑龍江大慶）

一、概況

潛油電泵由于其本身具有排量大、揚程高、地面設備簡單、管理方便等優點，逐漸成為勝坨油田的主要采油工藝之一。但是由于其產液量大、流速快，近年來不斷出現電泵井單流閥上第一根油管絲扣刺損的現象，不僅造成電泵井作業井次增加，而且造成生產成本加大。

圖1 流速分布

1.電泵井單流閥結構

電泵井自下而上管柱結構一般為：扶正器（測溫測壓裝置）、潛油電機、電機保護器、油氣分離器（吸入口）、離心泵、1根或2根油管、單流閥、油管、泄油閥、油管一直到井口。在電泵井中單流閥的作用是防止在電泵停機時異物進入離心泵流道，造成機組重新啟動時困難，甚至泵卡造成電機過載燒毀。電泵井單流閥主要由上接頭、凡爾球、凡爾座、下接頭和擋板組成，上接頭接Ф62 mm油管公扣，下接頭接Ф62 mm油管母扣。

圖2 壓力分布

2.存在問題

單流閥上端連接的油管除了承受整套電泵機組的重量，還承受井液形成靜壓頭。從現場的油管損壞來看，損壞油管主要為單流閥上端的第一根，其余油管很少出現類似失效現象。初步判斷損壞的原因應該是由于安裝了單流閥，造成井液加強了對油管的沖擊力，減少了該油管的使用壽命。當井液通過單流閥后，擋板形成較小的流通面積，流速增加。由于單流閥上接頭與油管公扣連接時形成臺階，高速井液直接對油管進行沖擊。隨著時間的增加油管逐漸損壞，嚴重時油管穿孔，造成油管內液體泄漏到環套空間，井口無壓力無流量。油管泄漏故障可以通過油管打壓的方式進行判斷發現，但是必須進行作業更換油管，同時還需對電泵機組進行必要的保養。重新起下機組，額外增加了成本，并對油田產量造成影響。

表1 計算結果表

3.實施方案

（1）方案思路。取消單溜閥擋板，電泵運行時，油井液將閥球舉升至井口裝置；電泵停機后進行油管打壓試驗時，先將閥球送入油管內，下落到閥座位置。

（2）閥球舉升排量。首先利用有限元分析計算模擬閥球在油管內時，油井液的流速分布以及閥球受到的壓力分布規律。計算時假設閥球位于油管中心，油管規格為27/8英寸，按電泵排量為300 m3/d，計算結果見圖1、圖2和表1。通過理論計算，可得出閥球在油管內正常舉升時電泵的最小排量為265 m3/d。實際運行時，需要通過試驗井及現場試驗進一步進行驗證。

二、方案設計

井口裝置見圖3，有3個可選方案。

（1）方案一。方案一收球筒位于出油干線右側，方案示意見圖4。

（2）方案二。方案二收球筒位于出油干線與四通之間，方案示意見圖5。

（3）方案三。方案三利用磁棒吸附閥球，方案示意圖見圖6。

圖3 井口裝置

（4）方案比選（表2）。3個方案比選見表2。3個方案均需在出油干線增加擋板，防止閥球進入出油干線。

四、風險分析

（1）方案實施后電泵機組管柱中無單流閥。輕微出砂井中，電泵可以將細小的砂粒攜帶出井筒，并不影響電泵的正常運行。可一旦電泵井停機，這些存在電泵井管柱內的流體中的砂粒就會下落而沉積在電泵內，此外由于油管內壁腐蝕產生的一些雜質和作業過程中由于油管落地而帶入的泥土等雜質，也會沉積在電潛泵內，致使電泵再次開啟困難，甚至泵卡造成電機過載燒毀。

圖4 方案一示意圖

圖5 方案二示意圖

（2）電泵井停機后，油井液倒流，電泵反轉，易引起電泵故障。

（3）閥球在油管內的運動速度難以實現有效控制，可能會對油管接箍、閘門、管匯等造成沖擊碰撞。

（4）存在堵塞閘門、管匯等風險，存在影響安全生產的隱患。

圖6 方案三示意圖

表2 方案比選

五、結論及建議

（1）方案實施后電泵機組管柱中無單流閥、無泄油閥，生產運行不確定性因素增加，電泵運行可靠性受到影響，建議謹慎實施。

（2）方案實施前需在試驗井進行有效的試驗，摸索電泵啟停的新規律，合理使用生產閘門進行閥球回收，確保生產的正常運行。