潛油電泵供液不足機理分析及對策

劉凱

摘 要：潛油電泵提液增油是油田穩產增產的主要舉升方式。針對潛油電泵供液不足頻繁躺井的問題，研究分析了具體機理，并制定了治理對策，助推電泵效益開發。

關鍵詞：潛油電泵;供液不足

1 ?前言

潛油電泵是現河采油廠特高含水期（綜合含水94.4% ）開發的重要舉升工藝，以僅占采油廠9%的開井數產出了占采油廠15%的日油量。潛油電泵提液增油是采油廠取得產量主動的重要手段，然而近年來，部分電泵井措施后供液不足造成措施無效，甚至躺井的情況頻繁出現，已成為制約電泵效益開發的關鍵問題。

2 ?供液不足對潛油電泵生產影響的機理分析

2.1 現狀

2017年-2018年，共有10口井潛油電泵措施后供液不足，額外增加作業13井次，額外投入費用251萬元。10口井最終轉抽6口，補孔合采2口，仍停井觀察1口。如河106-斜45井，2018年5月封竄改層單采沙二31，完井配套150方電泵，泵掛1800m，投產后生產14天供液不足，檢電泵改為60方電泵，加深至2000米，仍然生產15天后供液不足。

2.2 機理分析

根據理論研究，結合現場情況印證分析，供液不足對潛油電泵的影響主要為以下幾方面：

（1）散熱差，造成局部高溫

根據GB/T16750-2015《潛油電泵機組》要求，為保障電機散熱良好，電機表面液流速度應大于0.3m/s，折算成液量，則電泵的日產液量應在80方以上，然而現場為保證產量，一般也會采用60方小電泵。當供液不足時，電機本身效率降低，電機散熱無法及時帶走，電機溫度將急劇增加。[1]以河31-斜173為例，60方泵，產液為10方時電機溫度將增加42℃，機組處溫度將超過120度。電機運轉時熱量無法及時散發，往往會導致電機因過熱而燒毀。

（2）造成井況惡化

一是加劇結垢。采油廠電泵井礦化度3.4 104mg/l，當油井內井溫升高時，離心泵泵殼及葉導輪附近的液體很容易出現過飽和狀態，且泵殼需要的形核功較低，很容易形成結晶核，因此油水內易形成垢的物質會在這里出來沉積成垢。垢主要為碳酸鈣，其溶解度隨著溫度上升而急劇下降。當供液不足生產時，易在泵的殼體上結垢形成隔熱層，阻止電機運轉時熱量的散發，導致電機因過熱而燒毀。另外潛油電泵的葉輪也會結垢，并且結垢后增大流動摩擦阻力，大大降低泵的效率，使泵過早損壞，或造成泵上止推軸啟動運轉時電機過載。如梁60-側斜48井60方電泵1900米，生產時液量32方，液面1700米，僅生產30天泵卡，拆解泵內大量垢。

二是頻繁啟停。長期供液不足，會造成頻繁啟停。頻繁啟停一方面造成電機內部溫度頻繁交替上升和下降，造成保護器呼吸次數增加，影響使用壽命[2]，其次每次啟動電泵一次，井下電機、電纜救回收到電機正常運轉時額定電流2-8倍的沖擊（監測梁11-斜76井開機電流111A，比正常生產電流35A，高3.1倍），對電機、電纜絕緣造成很大傷害，同時對泵的機械沖擊傷害較大，容易造成機組的軸扭斷或花鍵套脫銷、斷脫。

三是氣體影響。當供液不足，沉沒度過低時，原油大量脫氣，使得井液中含有大量的游離氣體，進入潛油電泵的氣體體積也會大量增加。潛油電泵各級葉輪高速旋轉時，葉輪上下壓頭產生壓差，迫使井液中溶解氣的溶解度下降并大量析出，而液體密度遠大于氣體密度，使得泵內氣體大量累積，出現氣阻和氣鎖現象。如計算泵掛950米，氣油比65m3/t，液量250方時，計算騎在不同泵入口壓力下的氣液比，當泵入口壓力為2兆帕時高達51.8%，已無法適應電泵生產。

（3）加劇葉輪磨損

目前潛油電泵中葉輪多為浮動葉輪，排量在100方以下為全浮動葉輪，排量在100方以上的潛油電泵葉輪70%為浮動，在正常生產時，葉輪會受油井供液的狀況上下竄動。排量正常時，葉輪會處在懸浮狀態;當供液不足，排量過低，會導致葉輪與導殼互相磨損，含砂又會加劇磨損。如史8-側3井供液不足躺井，拆解機組泵葉輪下部磨損嚴重。

3 治理對策

3.1 加強方案論證，優選完井方案

針對地質認識不清層、新層，以抽油機井投產，便于靈活調整參數，同時探索應用溫壓探邊試井測試技術，獲取儲層有效滲透率、油藏壓力、采液指數，落實油藏邊界、油水邊界，便于方案的整體把握。對于潛力不清或能量無法長效保障，慎重下小電泵，避免短效生產，徒增操作成本，可采用有桿泵深抽或碳桿大泵深抽的方式，替代小電泵，利用其參數可調、適應性靈活的優勢，實現長效生產。

3.2 改進泵結構，增強適應能力

針對地層能量不明的井，應用全壓緊電泵。該泵葉輪與泵軸為一體， 葉輪與軸之間不會相對滑動，軸向力由高承載保護器承擔。其主要特點，一是抗振動、抗彎曲能力強。全部導葉輪用鎖緊螺母與泵軸固定為一體，整體結構剛度大，抗彎曲和振動能力提高;二是抗砂磨、抗結垢能力強。葉輪全壓緊安裝，輪柄之間沒有間隙，砂不易進到葉輪輪柄與軸的間隙里去;三是高效、寬幅、高適應能力。機組具有更寬的排量適應范圍。該泵對地層供液認識不清的井可適當延長生產周期。

4、結論

（1）供液不足對潛油電泵生產危害巨大，主要是局部高溫降低機組電纜壽命、加劇井況惡化（結垢、頻繁啟停、氣鎖）、加劇機械磨損。

（2）電泵生產必須滿足能量長期合理供給。不能僅滿足目前能量狀況，更要考慮對應水井的注水方向、注采井距、提配空間，特別是動態調整需綜合分析，調整后做好跟蹤。

參考文獻：

[1] 張琪. 采油工程原理與設計，中國石油大學出版社，2000.

[2] 梅思杰，邵永實，劉軍，師世剛. 潛油電泵技術，石油工業出版社，2004.