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(zé)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(shè)備簡單、管理方便等優(yōu)點，逐漸成為勝坨油田的主要采油工藝之一。但是由于其產(chǎn)液量大、流速快，近年來不斷出現(xiàn)電泵井單流閥上第一根油管絲扣刺損的現(xiàn)象，不僅造成電泵井作業(yè)井次增加，而且造成生產(chǎn)成本加大。

圖1 流速分布

1.電泵井單流閥結(jié)構(gòu)

電泵井自下而上管柱結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(xiàn)類似失效現(xiàn)象。初步判斷損壞的原因應(yīng)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(dāng)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(nèi)液體泄漏到環(huán)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(fā)現(xiàn)，但是必須進行作業(yè)更換油管，同時還需對電泵機組進行必要的保養(yǎng)。重新起下機組，額外增加了成本，并對油田產(chǎn)量造成影響。

表1 計算結(jié)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(nèi)，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(nèi)時，油井液的流速分布以及閥球受到的壓力分布規(guī)律。計算時假設(shè)閥球位于油管中心，油管規(guī)格為27/8英寸，按電泵排量為300 m3/d，計算結(jié)果見圖1、圖2和表1。通過理論計算，可得出閥球在油管內(nèi)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(xiàn)場試驗進一步進行驗證。

二、方案設(shè)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(cè)，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(fēng)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?？梢坏╇姳镁C，這些存在電泵井管柱內(nèi)的流體中的砂粒就會下落而沉積在電泵內(nèi)，此外由于油管內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)生的一些雜質(zhì)和作業(yè)過程中由于油管落地而帶入的泥土等雜質(zhì)，也會沉積在電潛泵內(nèi)，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(zhuǎn)，易引起電泵故障。

（3）閥球在油管內(nèi)的運動速度難以實現(xiàn)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(fēng)險，存在影響安全生產(chǎn)的隱患。

圖6 方案三示意圖

表2 方案比選

五、結(jié)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(chǎn)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(guī)律，合理使用生產(chǎn)閘門進行閥球回收，確保生產(chǎn)的正常運行。