稀油井大排量舉升技術(shù)研究與應(yīng)用

張瑞

一、實(shí)施背景

某稀油區(qū)塊油藏歷經(jīng)40年注水開發(fā)，水淹現(xiàn)象嚴(yán)重，注采比高，常規(guī)油井措施效果逐年變差。需要在區(qū)塊油層發(fā)育較厚、注采比較高區(qū)域?qū)嵤┨嵋涸雠牛糯笊a(chǎn)壓差，而現(xiàn)有抽油機(jī)-有桿泵舉升方式不能滿足排液需求，加上油井泵掛較深，平均泵掛在1800m左右，偏磨嚴(yán)重，急需要與之匹配的舉升配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)提液增排及防偏磨雙重目的。

二、技術(shù)原理

2.1潛油電泵工作原理

潛油電泵是井下工作的多級(jí)離心泵， 同油管一起下入井內(nèi)， 地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和動(dòng)力電纜將電能輸送給井下潛油電機(jī)， 使?jié)撚碗姍C(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)， 將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能， 把油井中的井液舉升到地面。

2.2潛油電泵舉升系統(tǒng)組成

潛油電泵舉升系統(tǒng)主要由三部分組成： 井下舉升部分， 地面控制部分和中間部分。

2.2.1井下舉升部分

井下舉升部分由多級(jí)離心泵、分離器、保護(hù)器、潛油電動(dòng)機(jī)、井下傳感器幾個(gè)部分組成， 主要功能是將井筒內(nèi)流體舉升至地面。其連接方式自上而下為多級(jí)離心泵、分離器、保護(hù)器， 潛油電動(dòng)機(jī)、井下傳感器;軸采用花鍵聯(lián)結(jié)方式、外殼用法蘭聯(lián)接。

2.2.2地面控制部分

潛油電泵舉升系統(tǒng)的地面部分是由智能變頻控制柜、升壓變壓器、井下傳感器終端、專用井口等部分組成。智能變頻控制柜可手動(dòng)或自動(dòng)開關(guān)控制潛油電泵工作， 同時(shí)保護(hù)潛油電機(jī)， 避免短路和電機(jī)過(guò)載等電路故障對(duì)設(shè)備造成的損害。變頻升壓變壓器用以將電網(wǎng)電壓（380V） 增壓到井下電機(jī)工作所需要的計(jì)算電壓（考慮到電纜中的電壓降）。井下傳感器終端，用于接收井下傳感器反饋電信號(hào)，顯示井底壓力、溫度和液面實(shí)時(shí)變化情況。

2.2.3中間部分

潛油電泵舉升系統(tǒng)的中間部分由井下扁電纜和油管組成。井下扁電纜主要用于將電流從地面部分傳送給井下部分，用鋼帶將電纜固定在油管和潛油電泵機(jī)組上，扁電纜可減小機(jī)組外部投影尺寸，保證機(jī)組順利下入到設(shè)計(jì)位置。

2.3選井條件研究

（1）油層供液能力強(qiáng)，與周邊注水井對(duì)應(yīng)關(guān)系良好。

該區(qū)塊地層能量充足、注采比高，是采用潛油電泵增排技術(shù)的客觀條件。為保證提液增排效果，應(yīng)選取油層較厚、注水井對(duì)應(yīng)關(guān)系較好油井實(shí)施電泵增排。

（2）套管完好，無(wú)套變。

該塊油井油層套管普遍為139.7mm，為保證潛油電泵機(jī)組及井下設(shè)備能夠順利下入，下井前采用專用通井規(guī)通井，確保套管完好，并設(shè)計(jì)刮管工序清理套管內(nèi)壁，減小設(shè)備下井過(guò)程中井下電纜刮蹭損傷風(fēng)險(xiǎn)。

（3）全角變化率在許可范圍內(nèi)。

潛油電泵電機(jī)、離心泵長(zhǎng)16.8m，下部安裝溫度、壓力傳感器全長(zhǎng)20m以上，要求井筒內(nèi)全角變化率不大于3°/30m，以確保設(shè)備能夠完好通過(guò)。同時(shí)為延長(zhǎng)潛油電泵機(jī)組工作壽命，在保證沉沒度的前提下盡量將電泵機(jī)組泵掛設(shè)計(jì)到全角變化率較小位置。

（4）地層流體氣液比

天然氣對(duì)潛油電泵機(jī)組的工作壽命影響較大，要求地層條件下井下泵吸入口氣液比不超過(guò)40%。該塊氣液比能夠滿足以上要求。

2.4潛油電泵舉升系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)原理

2.4.1潛油電泵機(jī)組參數(shù)設(shè)計(jì)

潛油電泵機(jī)組設(shè)計(jì)包括分離器、保護(hù)器選擇及潛油電泵機(jī)組離心泵和潛油電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)，要求和油井產(chǎn)能、地層供液能力、井筒內(nèi)動(dòng)液面深度及流體性質(zhì)相匹配，同時(shí)考慮套管尺寸、殼體損壞壓力極限、軸強(qiáng)度、腐蝕、含砂、結(jié)垢以及氣體環(huán)境。

2.5技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

潛油電泵增排技術(shù)具有可選排量范圍大、揚(yáng)程高、可變頻調(diào)速、設(shè)備占地空間小、方便日常管理、無(wú)偏磨影響等特點(diǎn)。

（1）潛油電泵排液量大、揚(yáng)程高能夠適應(yīng)該塊油井提液增排要求。

（2）潛油電泵采油屬于無(wú)桿泵舉升，能夠從根本上避免抽油機(jī)-有桿泵舉升系統(tǒng)常見的偏磨問(wèn)題。能夠較好的應(yīng)用于大斜度油井。

（3）潛油電泵系統(tǒng)配備有智能變頻控制柜，可通過(guò)變頻裝置調(diào)節(jié)電源頻率在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電泵排量，適應(yīng)油井產(chǎn)量變化。

（4）電泵機(jī)組下端安裝有壓力、溫度傳感器，通過(guò)電纜將測(cè)試信號(hào)傳遞到地面，反饋到井下傳感器終端。能夠隨時(shí)掌握井下機(jī)組工作環(huán)境，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電泵排量，延長(zhǎng)電泵機(jī)組使用壽命

（5）地面設(shè)備少、操作簡(jiǎn)單，管理方便。與抽油機(jī)-有桿泵舉升系統(tǒng)相比，潛油電泵舉升系統(tǒng)地面設(shè)備較少，維護(hù)保養(yǎng)工作量較低，日常巡檢管理方便，

（6）免修期較長(zhǎng)，油井生產(chǎn)時(shí)效相對(duì)比較高。

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2019年以來(lái)，在該塊共試驗(yàn)實(shí)施潛油電泵5井次，工藝一次成功率100%。截至目前，累增液12.7×104t、累增油2708.3t。試驗(yàn)效果見表

四、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）通過(guò)設(shè)計(jì)合理的參數(shù)，確保潛油電泵在最佳排量范圍內(nèi)運(yùn)行，提高潛油電泵生產(chǎn)效率。

（2）控制柜新增有變頻器，電泵工作頻率可調(diào)節(jié)，能夠根據(jù)油井生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)排量。

（3）應(yīng)用壓力、溫度傳感器，能夠直觀反映井下泵的工作環(huán)境，防止抽空。

（4）應(yīng)用新型離心泵具有更寬的、可靠的排量范圍，提高電泵在液量變低、泵掛深的油井的適應(yīng)能力。并提高電機(jī)的耐溫等級(jí)，解決電機(jī)運(yùn)行時(shí)的散熱問(wèn)題。

五、結(jié)論

潛油電泵舉升系統(tǒng)具有排量大、揚(yáng)程較高日常維護(hù)工作量小、管理方便等特點(diǎn)。能夠避免抽油機(jī)—有桿泵舉升系統(tǒng)常見的偏磨問(wèn)題。該技術(shù)在供液充足、需要深抽提液區(qū)塊具有一定的推廣價(jià)值。