寬幅電泵舉升技術(shù)研究與應(yīng)用

[摘 要]隨著油田開發(fā)的逐步深入，為滿足油田開發(fā)及安全環(huán)保的需要，各種城區(qū)井、深井及偏磨井存在的噪音大、提液困難、管桿偏磨嚴(yán)重等問題突顯，給采油工藝的配套提出了新的要求。電潛泵作為一種無桿采油設(shè)備，具有低噪音、安全、泵掛深等提點(diǎn)，能夠徹底解決深井、噪音及偏磨問題。但常規(guī)電潛泵適合于最佳排量30m3/d以上的油井工況，因此對(duì)于低液量油井，應(yīng)用電潛泵存在一定的困難。研制的寬幅電泵通過改變離心泵結(jié)構(gòu)，拓寬小排量電潛泵應(yīng)用井況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，對(duì)于城區(qū)深井、斜井的開采具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]稠油開發(fā)；電潛泵；寬幅電泵；小排量

中圖分類號(hào)：TE355.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）22-0360-01

隨著綠色油田的推進(jìn)和開發(fā)方式的轉(zhuǎn)變，叢式井、水平井日漸成為油井的主體井型。中石油每年新增的1萬多口油井，其中60%是斜井。灘海油田所占比例更高，如冀東油田新鉆井幾乎100%是大斜度井，斜井占總井?dāng)?shù)的50%以上。由于偏磨造成的檢泵占60%以上，嚴(yán)重偏磨井占10%以上。同時(shí)國標(biāo)要求，城區(qū)井運(yùn)行噪音分兩級(jí)地區(qū)：一級(jí)地區(qū)55dB，二級(jí)地區(qū)60dB，隨著抽油機(jī)設(shè)備年限增加，部分抽油機(jī)設(shè)備存在運(yùn)行噪音超標(biāo)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響居民生活，因此常規(guī)的抽油機(jī)+有桿泵舉升工藝技術(shù)已無法徹底解決現(xiàn)場(chǎng)存在的問題。

常規(guī)電潛泵舉升工藝技術(shù)，具有占地面積小、安全環(huán)保、安裝后使用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，適合于大排量、高揚(yáng)程、斜井等特殊工況油井舉升需求的無桿采油技術(shù)。在潛油電泵應(yīng)用中，根據(jù)要求，每一臺(tái)電泵都會(huì)依據(jù)特性曲線，設(shè)定一個(gè)最佳排量范圍，即：高效點(diǎn)排量×（±20%），對(duì)于普通30m3/d機(jī)組來說，高效點(diǎn)排量約35-40m3/d，那么其最佳排量范圍的下限是28-32m3/d，在高效區(qū)工作，葉輪在上下兩級(jí)導(dǎo)殼的之間，可以軸向竄動(dòng)，在一定排量范圍內(nèi)可處于浮動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)葉輪消耗的摩擦功率較小、泵效率較高、各部分磨損較輕。否則，則會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重磨損。

當(dāng)油井的供液能力不能與離心泵的特性曲線相匹配的時(shí)候，離心泵葉輪在軸向力的作用下，在兩導(dǎo)殼間所處的位置會(huì)發(fā)生改變，從而加劇葉輪及導(dǎo)殼磨損。

同時(shí)小排量油液對(duì)于電機(jī)表面散熱不利，因此需提高電機(jī)本身耐溫等級(jí)來解決小排量井電機(jī)散熱問題。

1、小排量寬幅電泵解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)于磨損問題，設(shè)計(jì)了分段懸浮壓縮式離心泵結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)選材質(zhì)，分級(jí)分組的把葉輪及導(dǎo)殼通過軸固定在軸承上，實(shí)現(xiàn)在任何排量的情況下，不會(huì)磨損葉輪及導(dǎo)殼。同時(shí)使軸向力分布在每級(jí)軸承上，降低保護(hù)器止推軸承的負(fù)荷，延長(zhǎng)保護(hù)器止推軸承使用壽命。

針對(duì)于散熱問題，盡可能選用外徑更大的機(jī)組，已提高電機(jī)表面流速；在條件允許的情況下，在電機(jī)表面增加導(dǎo)流裝置，縮小電機(jī)的環(huán)形空間，提高流速；優(yōu)選高于常規(guī)耐溫等級(jí)一級(jí)的電機(jī)，保證電機(jī)在小排量油井中的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)智能采油，加裝井下傳感器，實(shí)現(xiàn)地面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下壓力，溫度，從而了解油井動(dòng)液面，變頻調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，達(dá)到油井供采平衡。

針對(duì)于礦化度高、易結(jié)垢油井，加裝防垢管柱，利用防垢管柱中的防垢芯片使井液產(chǎn)生極化反應(yīng)，利用銅、鋅等金屬離子消耗CO32-及SO42-等，抑制結(jié)垢現(xiàn)象。

為了實(shí)現(xiàn)智能采油，加裝井下傳感器，實(shí)現(xiàn)地面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下壓力，溫度，從而了解油井動(dòng)液面，變頻調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，達(dá)到油井供采平衡。

2、寬幅電泵舉升系統(tǒng)組成

寬幅電泵舉升系統(tǒng)包括地面設(shè)備及井下機(jī)組兩部分。

井下管柱從下至上包括：扶正器、井下傳感器（可選）、潛油電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、分離器、吸入口、離心泵、出口接頭、單流閥、溢流閥、油管組成。

地面配置變壓器、控制柜、電泵井口、接線盒。

井場(chǎng)一般提供380V電壓經(jīng)過升壓變壓器把電壓升至1160V，通過動(dòng)力電纜傳輸給井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)，井下電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)離心泵轉(zhuǎn)動(dòng)抽汲油液，油液從油管被舉升到地面。

3、寬幅電泵舉升系統(tǒng)應(yīng)用

為了解決城區(qū)油井噪音大、泵掛深、偏磨嚴(yán)重問題，2017年7月于遼河油田某區(qū)塊開展寬幅電泵舉升系統(tǒng)應(yīng)用。該油井平均日產(chǎn)液6.6噸，平均日產(chǎn)油4.4噸，平均日產(chǎn)水2.2噸，平均日產(chǎn)氣1565.8方，累計(jì)產(chǎn)油196噸，目前該井平穩(wěn)運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了電潛泵小排量井的成功應(yīng)用。

4、結(jié)論

寬幅電泵舉升技術(shù)是一項(xiàng)小排量無桿泵舉升新技術(shù)，具有占地面積小、揚(yáng)程高、排量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)能夠解決地面噪音大、管桿偏磨嚴(yán)重等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題，同時(shí)能夠利用傳感器監(jiān)測(cè)井下工況，實(shí)現(xiàn)油井供采平衡，延長(zhǎng)檢泵周期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2000.

[2] 【美】布朗主編，孫學(xué)龍等譯.升舉法采油工藝[M].北京：石油工業(yè)出版社，1987.

作者簡(jiǎn)介

張紅朋（1982-），男，工程師，碩士學(xué)位，2009年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)科研工作。