海上某油田電潛泵井的精細(xì)化管理思路及其實(shí)施

呂 濤，鄭中亮，鄭 博，柳佳期，代齊加

(1. 中海石油(中國)有限公司曹妃甸作業(yè)公司 天津300459；2. 中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300459)

0 引 言

海上某油田由一座中心平臺(tái) J及一座井口集輸平臺(tái)G組成，其中J平臺(tái)共設(shè)計(jì)有43口油井、5口污水回注井及5口注水井，G平臺(tái)共有71口油井、4口污水回注井及 3口注水井。G平臺(tái)配備一名現(xiàn)場(chǎng)操作工對(duì) 78口油水井進(jìn)行日常巡檢及操作，J平臺(tái)同樣配備一名操作工對(duì)53口油水井進(jìn)行日常巡檢及操作。油田日常生產(chǎn)中，由于現(xiàn)場(chǎng)操作人員巡檢記錄一遍油水井參數(shù)通常需要較長時(shí)間，對(duì)生產(chǎn)存在異常的油井較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做出相應(yīng)處理，最終造成油井故障停泵，嚴(yán)重影響電潛泵井的生產(chǎn)時(shí)率。此外，油井相關(guān)的資料收集、地面設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)等工作也存在一定優(yōu)化空間。海上某油田照片見圖1。

圖1 海上某油田Fig.1 Offshore oilfield

1 精細(xì)化管理思路

電潛泵是海上油田機(jī)械采油的重要組成設(shè)備，因?yàn)榫哂懈邠P(yáng)程、排量調(diào)節(jié)范圍大、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，其優(yōu)勢(shì)不能被其他采油方式所取代。電潛泵在海上油田開發(fā)中應(yīng)用廣泛，特別是開采中后期的油田，其在提液增產(chǎn)方面發(fā)揮著巨大作用[1]。

油田產(chǎn)量要保持穩(wěn)定，就必須從電潛泵井生產(chǎn)時(shí)率入手。生產(chǎn)時(shí)率不但能準(zhǔn)確地反映電潛泵井的生產(chǎn)狀況，而且能直觀反映出油田對(duì)電潛泵井的管理水平。準(zhǔn)確把握電潛泵井的各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)并及時(shí)處理異常工況對(duì)確保油田產(chǎn)量具有重要意義。

分析多年來電潛泵現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的資料得知，造成電潛泵出現(xiàn)故障和損壞、影響潛油電泵檢泵周期的因素很多，主要?dú)w納為設(shè)備、環(huán)境、資料及人為原因。具體原因分析見圖2。

圖2 影響電潛泵生產(chǎn)時(shí)率分析圖Fig.2 Analysis chart of influencing production time rate of ESP

2 精細(xì)化管理覆蓋面

2.1 基礎(chǔ)材料收集

建立健全井史資料，收集油田的油藏剖面圖、油層砂體圖、油水井連通圖、油水井管柱圖、鉆完井、油水井作業(yè)等資料。確保油水井相關(guān)資料取全取準(zhǔn)，作為深入研究油井動(dòng)態(tài)的依據(jù)。

2.2 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控

尋求有效措施，時(shí)刻掌握油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)的異常變化，分析原因并有效地處理。

2.3 摸索油井最佳生產(chǎn)制度

根據(jù)油井現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，實(shí)施“一井一策”，與陸地油藏工程師及時(shí)溝通，有針對(duì)性地對(duì)每一口井制訂最佳生產(chǎn)方案。

2.4 油井地面設(shè)備管理

做好油水井地面設(shè)備的管理工作，確保采油樹、變壓器、變頻器等附屬地面設(shè)備的狀態(tài)完好。

3 精細(xì)化管理措施

3.1 增加電泵電流波動(dòng)報(bào)警和電機(jī)高溫報(bào)警功能

為兩座平臺(tái)電泵電流數(shù)據(jù)增加報(bào)警功能，高低報(bào)警值設(shè)定為電泵穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的電流值上下浮動(dòng) 1A，電泵異常時(shí)，電流波動(dòng)報(bào)警，中控人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電泵異常，及時(shí)通知人員檢查，避免電泵憋壓或空轉(zhuǎn)進(jìn)而影響電泵壽命甚至造成電泵故障，另外為電泵馬達(dá)溫度增加報(bào)警功能。鑒于 G平臺(tái)個(gè)別電泵井曾多次出現(xiàn)電機(jī)溫度持續(xù)升高未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、直至升溫至120℃報(bào)警自動(dòng)停機(jī)，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)溫度異常升高，在電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最高溫度的基礎(chǔ)上增加2℃，并將此數(shù)值設(shè)置為電機(jī)高溫報(bào)警值，溫度一旦達(dá)到該報(bào)警值，中控人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)通知班長和生產(chǎn)監(jiān)督分析原因，及時(shí)采取降頻、補(bǔ)液等措施，避免電泵電機(jī)進(jìn)一步升高甚至損壞[2]。

3.2 全面梳理油井套壓情況

目前 G平臺(tái)油井普遍產(chǎn)氣量較小，對(duì)于配置定壓放氣閥的油井，套壓一般難以升高至定壓放氣閥打開壓力，雖然套管壓力較小，但對(duì)個(gè)別供液不足的油井或泵掛較淺的油井已產(chǎn)生影響，造成動(dòng)液面降低，進(jìn)而導(dǎo)致油井產(chǎn)出不穩(wěn)定[3]。對(duì)于無定壓放氣閥的油井，人員未能及時(shí)巡檢并排放套壓，日積月累，套壓升高，也對(duì)個(gè)別井動(dòng)液面造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)出不穩(wěn)定。為此，對(duì)套管一路流程進(jìn)行了全面摸排，個(gè)別生產(chǎn)不穩(wěn)定且配置定壓放氣閥的油井直接將套管氣泄放至閉排流程，如產(chǎn)氣量較大可常開該閥，并做好閉排罐的監(jiān)測(cè)，如產(chǎn)氣量較小套壓升高較慢，泄放完畢后關(guān)閉，待套壓再次升高后，再次進(jìn)行泄放。通過泄放套壓措施，個(gè)別生產(chǎn)不穩(wěn)定的油井已趨于穩(wěn)定，套壓泄放已作為油井管理的固定環(huán)節(jié)，以確保油井生產(chǎn)穩(wěn)定。在排查過程中，發(fā)現(xiàn)部分儀表閥門卡滯嚴(yán)重，需對(duì)套壓相關(guān)閥門進(jìn)行保養(yǎng)，確保閥門開關(guān)正常。

3.3 制作油水井基礎(chǔ)信息統(tǒng)計(jì)表格

形成油井基礎(chǔ)信息臺(tái)賬，并定期進(jìn)行更新。為此將油井及電泵關(guān)鍵信息和問題匯總編制成一張表格，便于全面了解該井井下及地面相關(guān)情況，便于開展油井動(dòng)態(tài)分析。

3.4 采油樹加裝油壓壓力變送器

由于J平臺(tái)油井采油樹未設(shè)計(jì)安裝油壓變送器，僅安裝一塊壓力表，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)巡檢抄錄數(shù)據(jù)工作量較大，當(dāng)油壓發(fā)生異常變化后，不能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并做出處理。在采油樹上增加油壓變送器，安裝示意圖(圖 3)。中控操作人員可及時(shí)準(zhǔn)確查看油井油壓，并可通過油壓變化趨勢(shì)分析油井運(yùn)行狀況。對(duì)油井的巡檢時(shí)間也由原來的1h時(shí)縮短為0.5h。信號(hào)傳輸路線見圖4。

圖3 壓力變送器加裝位置Fig.3 Installation position of pressure transmitter

圖4 壓力信號(hào)傳輸路線圖Fig.4 Pressure signal transmission roadmap

3.5 梳理油井井下及地面設(shè)備問題

平臺(tái)油井井下及地面設(shè)備存在較多問題，尤其是G平臺(tái)，目前已開始進(jìn)行逐步整改，主要集中在以下方面：

①對(duì)于卡滯或其他故障現(xiàn)象的油嘴，在產(chǎn)量影響較小的情況下，利用油井關(guān)停期間進(jìn)行更換，將更換下來的油嘴嘗試自檢自修，可檢修好的油嘴作為備件存放。另外，適量采辦一些新油嘴，確保G平臺(tái)、J平臺(tái)備件庫存安全。

②根據(jù)統(tǒng)計(jì)的采油樹或相關(guān)流程閥門故障情況，提前采購閥門，在修井期間對(duì)故障閥門進(jìn)行更換。

③電氣專業(yè)對(duì)井口接線箱、變頻柜及相關(guān)卡件、變壓器等通過梳理排查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣地面設(shè)備問題，并利用關(guān)停期間及時(shí)更換解決，避免因地面設(shè)備原因造成的頻繁停機(jī)。另外，做好相關(guān)電氣備件的采購，確保備件庫存安全。

④G平臺(tái)電潛泵控制間局部溫度過高，夏季更加嚴(yán)重，目前利用風(fēng)扇進(jìn)行持續(xù)散熱的臨時(shí)措施暫能維持電泵穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，但巡檢發(fā)現(xiàn)局部溫度仍然很高。電氣專業(yè)將此作為專項(xiàng)工作，通過解決房間局部溫度過高的問題，徹底排除控制柜溫度過高導(dǎo)致的電泵關(guān)停風(fēng)險(xiǎn)。

⑤落實(shí)好 G平臺(tái)/J平臺(tái)油井地面設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)工作，確保設(shè)備正?？捎?。

3.6 統(tǒng)計(jì)分析電泵故障原因

分析匯總造成故障的主要原因，為下步電泵異常治理提供方向。G平臺(tái)油井故障率非常高，一年來故障停機(jī)的電泵也非常多。為此，油田統(tǒng)計(jì)電泵故障的歷史原因，分析匯總原因分布情況，為油藏下步電泵故障治理方向提供數(shù)據(jù)支持，也為下步油井管理工作提供借鑒。

3.7 表層套管壓力管理

根據(jù)套壓表排查結(jié)果顯示，個(gè)別井表層套管也存在壓力，油田將此作為巡檢點(diǎn)，將壓力接管線泄放，并檢測(cè)是否聚集硫化氫氣體。泄放完成后觀察核實(shí)是否繼續(xù)上漲，避免地層存在淺層氣造成的天然氣持續(xù)泄放甚至導(dǎo)致井控風(fēng)險(xiǎn)[4]。

3.8 排查地面變頻柜參數(shù)設(shè)置

確保參數(shù)設(shè)置合理，如過載、欠載值等，確保其切實(shí)起到保護(hù)作用。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

某日，A77井油壓出現(xiàn)大幅波動(dòng)，中控值班人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并會(huì)同生產(chǎn)人員分析原因。A77井日產(chǎn)液 30m3左右，產(chǎn)油 8m3，產(chǎn)水 22m3，產(chǎn)氣 50m3左右，屬于典型的低產(chǎn)油井，而且所產(chǎn)出的油粘度較高，油嘴處經(jīng)常產(chǎn)生卡滯現(xiàn)象。因此A77井經(jīng)常出現(xiàn)油壓介于800～3500kPa的波動(dòng)，且伴隨有較長時(shí)間不產(chǎn)液、電機(jī)溫度持續(xù)上升的情況，油井生產(chǎn)曲線見圖 5。

如生產(chǎn)曲線圖 5所示，油壓呈現(xiàn)周期性波動(dòng)，主要反映在：

①油壓高時(shí)，電泵能夠抽到液體并做功舉升至地面。取樣口能正常出液，井口溫度有上升趨勢(shì)，電機(jī)被流動(dòng)的井液冷卻，電機(jī)溫度有下降趨勢(shì)，井底流壓有小幅度降低，電泵電流較平穩(wěn)。

②油壓低時(shí)，電泵未能抽到井液。井口取樣口排出的都是氣體，井口溫度有下降趨勢(shì)，電機(jī)因空轉(zhuǎn)導(dǎo)致溫度持續(xù)升高，電泵進(jìn)氣產(chǎn)生氣鎖欠載現(xiàn)象，電流降低，井底流壓有小幅上升[5]。

根據(jù)以上情況，初步判斷其為地層能量較低、井下動(dòng)液面較低、產(chǎn)液能力不足造成的間斷性電泵氣鎖現(xiàn)象。為了使電泵平穩(wěn)運(yùn)行，從提高井下動(dòng)液面的角度入手，現(xiàn)場(chǎng)嘗試調(diào)整A77井的生產(chǎn)制度，調(diào)整后的油井生產(chǎn)曲線見圖6。

圖6 油井正常生產(chǎn)曲線Fig.6 Normal production curve of oil well

現(xiàn)場(chǎng)通過以下手段不斷嘗試調(diào)整，尋找其穩(wěn)定產(chǎn)液的平衡點(diǎn)，最終達(dá)到保護(hù)井下設(shè)備且持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。

①緩慢降低油嘴開度，摸索能夠讓電泵平穩(wěn)運(yùn)行的適當(dāng)開度。

②降低電潛泵運(yùn)行電流設(shè)定值，讓電泵做功“細(xì)水長流”。

③開大套壓閥及時(shí)排出套管氣，以增加電泵沉沒度。

5 結(jié) 論

該電潛泵精細(xì)化管理應(yīng)用的成效顯著，應(yīng)用后油井生產(chǎn)時(shí)率由96%提升至99%(5月份因上游平臺(tái)供電原因，生產(chǎn)時(shí)率為 93.78%)，在海上油田極具推廣價(jià)值，各月份生產(chǎn)時(shí)率統(tǒng)計(jì)見表1。

電潛泵井精細(xì)化管理方法的應(yīng)用，使生產(chǎn)人員能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常生產(chǎn)井，并及時(shí)做出針對(duì)性處理，提高了油井的生產(chǎn)時(shí)率，同時(shí)大幅度降低了現(xiàn)場(chǎng)巡檢抄錄數(shù)據(jù)的工作量。借助該方法，加強(qiáng)了油井地面設(shè)備的全生命周期管理，可有效預(yù)防因設(shè)備問題導(dǎo)致的故障問題。