埕海油田大斜度井往復式潛油泵先導試驗研究與應用

周俊杰 等

摘要：大港埕海油田地處灘海地區，油藏類型包括普通稠油油藏及中低孔滲油藏，井型以大斜度井和水平井等復雜結構井為主，隨著開發的逐漸深入，部分低供液井（30m3以下）的電泵舉升工藝暴露出不適應性。針對舉升工藝面臨的主要矛盾，在前期調研分析基礎上，開展了往復式潛油泵技術先導試驗研究，通過研究分析往復式潛油泵技術適應性，優選耐高溫直線電機，優選高性能電纜，優化生產管柱及工作制度等參數，現場先導試驗應用獲得成功，為類似油田高效舉升提供借鑒。

關鍵詞：埕海油田 往復式潛油泵 低液量 大斜度井

大港埕海油田地處灘海地區，位于渤海灣西緣，以人工島和人工井場模式開發，密集井口，井型以大斜度井和水平井等為主，受地面條件限制，舉升方式選擇除自噴外，全部為電泵工藝。

1 油田開發生產面臨的主要問題

埕海油田除個別井自噴外，其余均采用電泵舉升工藝開采，部分低產液油井（30m3以下）的電泵舉升工藝暴露出一定的不適應性，主要表現為：

1.1 系統效率低 埕海油田運行總功率3317kw。噸液耗電平均為28.28kw.h/t，噸液能耗折合標準煤為94.45kg/t（折合標煤系數取3.34）。平均系統效率為16.65%，對比相鄰油田低了近5個百分點，系統效率偏低。產液量低、電泵規格偏大是主要因素。

1.2 低產液井電泵舉升適應性差 結合現場生產經驗，電泵允許最小排量一般為30m3/d，否則將不能保證電泵正常運行。

埕海油田有低產液井（日產液<30m3）21口，占總井數的37.5%。平均排量效率35.04%，檢泵周期僅394.5d。

近3年50余井次檢泵作業原因跟蹤分析，由于液量低，造成電泵欠載檢泵作業16井次，占總作業井次31.4%。低產液問題已經成為影響埕海油田油井正常生產的主要因素。低產液井產液量主要以10-20m3和10m3以下為主，針對這部分井，目前埕海油田主體應用70m3及50m3電泵適應性較差。針對舉升工藝面臨的主要矛盾，開展往復式潛油泵技術先導試驗研究。

2 埕海油田大斜度井往復式潛油泵技術先導試驗研究

2.1 技術原理 往復式潛油電泵技術利用直線電機作為電力拖動裝置，直接驅動往復式潛油電泵進行采油的新一代采油機械。其系統由直線電機、管式泵和地面控制柜三部分組成。利用直線電機往復運動與管式泵柱塞運動方向一致的特點，將直線電機動子通過推桿直接與管式泵柱塞相連，由直線電機驅動抽油泵柱塞做周期往復運動，將油液舉升至地面。

數控往復式潛油電泵可廣泛適應于對直井、斜井的開采。在薄差油層和低滲透油層中使用，優勢更加明顯。

2.2 先導試驗研究 由于灘海開發的特殊性，要保障海上油井安全有效的開發，往復式潛油泵選擇應滿足油藏工程方案配產要求、設備工作可靠以外，還應適應井口布局、滿足灘海油田安全環保要求，盡量減少油井作業，降低對油層的污染。

2.2.1 耐高溫直線電機技術。直線電機的動子選用稀土永磁材料，定子由鐵芯、線圈繞制而成，動子在定子產生的磁場內做直線運動，由于動子為外部全封閉、內部充油的結構形式，具有良好的安全性。

埕海油田油層溫度最高130℃，高溫條件下容易造成永磁體失磁，試驗采用耐溫性強的釤鈷永磁材料替代釹鐵硼材料，提高磁飽和度。永磁體材料耐溫由180℃提高至350℃，機組耐溫由120℃提高到150℃。 埕海油田部分油藏埋深相對較淺，泵掛深度1500m左右，折算動液面790m，為保證油井舉升電機推力至少在2.37t以上，先導試驗井選用114型電機，電機額定推力35kN，揚程最高2200m。針對油藏埋深3000m左右，油井正常生產時井底流壓13.15MPa左右，折算動液面1700m，實現油井正常舉升電機推力5.1t以上。根據油井條件，先導試驗井選用140電機，電機額定推力（60kN），泵掛深度2000m，揚程最高2500m。

2.2.2 高性能電纜配套技術。埕海油田采用的常規國產電纜主絕緣材料為擠包三元乙丙橡膠，輔助絕緣：聚酰亞胺-氟46復合薄膜，繞包燒結，電纜耐溫150℃，絕緣電阻≥2000兆歐/千米（20℃）。

結合先導試驗井況條件，優選雙絕緣、雙護套電纜，主絕緣材料三元乙丙橡膠最高耐溫達180℃的進口電纜，主絕緣為三元乙丙橡膠，DL-90特殊調制，高介電常數5kV，外套采用三元乙丙橡膠，CL-185特殊調制，高組分可呼吸型。絕緣電阻最小5071 兆歐/千米。

2.3 現場應用情況 開展3井次往復式潛油泵先導試驗現場應用，其中張海34-19H井為水平井，生產層位為沙河街沙二油組，油層埋深3566.0-3660.0m；油層溫度116℃；最大井斜92°，實施前電泵生產，日產液11.29m3，流壓13.15MPa，間開生產（月實際生產13天）。優化后，泵掛深度2574m，泵掛以上最大井斜達到44.12°。

實施后油井實現連續生產，泵效74.8%，月產油為實施前2-3倍。耗電量與電泵相比降低79.6%，采液單耗降低66.43%，年節電15.28萬度電。

3 結論及認識

埕海油田部分井由于液量較低，電潛泵舉升工藝只能間開生產，開展往復式潛油泵工藝先導試驗，實施后油井實現了連續生產，泵掛處井斜達到44.12°，該項工藝的成功實施，為埕海油田大斜度、低液量井舉升工藝配套與完善提供了有效借鑒。

參考文獻：

[1]顧樹人.數控往復式潛油電泵采油技術在牛74塊的應用[J].中外能源，2008（04）.

[2]邱家友，周曉紅，劉煥梅.安塞油田直線電機無桿泵采油工藝試驗效果分析[J].石油礦場機械，2010（07）.