一類電泵機(jī)組掉井事故分析及解決措施

賈 林，鐘楚紅，顧俊穎，劉 穎

(1.中國石油塔里木油田公司 1a.開發(fā)事業(yè)部哈得作業(yè)區(qū);1b.開發(fā)事業(yè)部油藏工程部，新疆 庫爾勒 841000；2.西南石油大學(xué) 石油工程專業(yè)2017級7班，四川 成都 610000)

電動潛油離心泵(簡稱電潛泵、潛油電泵或電泵)是一種起步較晚、發(fā)展較快、效率較高、應(yīng)用范圍較廣的無桿抽油設(shè)備，現(xiàn)已在油田領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。

目前國內(nèi)水平井常用的采油方式有有桿泵采油和電潛泵采油，而國外的水平井常用的采油方式以電潛泵為主。新疆塔里木油田水平井比較多，直井段一般為7″技術(shù)套管，斜井水平段則是5″生產(chǎn)套管[1]。受套管條件的限制，潛油電泵機(jī)組的工作區(qū)域大多都在7″技術(shù)套管當(dāng)中。一旦電泵機(jī)組出現(xiàn)掉井事件，在斜井段5″生產(chǎn)套管里很難實現(xiàn)電泵機(jī)組的打撈工作。因此，為解決這個問題，在所有電泵工程施工設(shè)計方案中，要求首先在電機(jī)尾部安裝防落接頭，一旦出現(xiàn)掉井事故，電泵機(jī)組尾部連接的防落接頭可通過7″技術(shù)套管(內(nèi)徑157.08 mm)坐落到5″生產(chǎn)套管(內(nèi)徑121.36 mm)以上部位，可避免電泵機(jī)組落在5″生產(chǎn)套管斜井段或水平井段內(nèi)。同時在變徑以上安裝防落接頭，也便于在(7″技術(shù)套管)較大的環(huán)形空間內(nèi)，進(jìn)行電泵機(jī)組掉井后的打撈工作。但同時，防落接頭下未安裝防砂管也增加了機(jī)組落井的風(fēng)險[2]。

1 現(xiàn)場方面設(shè)計的方案

新疆塔里木油田電泵井安裝帶有防落接頭的電泵機(jī)組，在安裝工程施工設(shè)計方案上，主要有以下兩種設(shè)計方案。

1)帶防砂管方案

在電泵井井下出砂較嚴(yán)重的油井安裝電泵，需要對潛油電泵機(jī)組進(jìn)行防砂設(shè)計。帶篩管方案就是在設(shè)計方案上要求在電機(jī)尾部帶有篩管和雙皮碗封隔器及防落接頭，在設(shè)計方案中將防落接頭安裝在篩管尾部，見圖1。該方案有效的減少砂子進(jìn)入泵入口，能夠保證潛油電泵機(jī)組的長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。同時該方案在作業(yè)期間未出現(xiàn)電泵井機(jī)組落井事故[3]。

2)不帶防砂管方案

在電泵井沒有表現(xiàn)油井出砂的安裝電泵，在設(shè)計方案上只是要求在電機(jī)尾部直接帶有防落接頭，見圖2。在實際施工過程中，不帶篩管方案中所應(yīng)用的電泵機(jī)組掉井事故率較高。據(jù)2013～2016年統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，僅XX作業(yè)區(qū)，不帶篩管方案應(yīng)用的電泵機(jī)組兩年共施工26口井，其中2口井電泵機(jī)組掉井，掉井事故率達(dá)到7.69%；由于新疆塔里木油田的油井由7″套管變徑為5″套管位置都比較深(大約都在2 500 m～4 000 m)，潛油電泵機(jī)組一旦出現(xiàn)掉井事故，打撈難度較大[4]。

2 問題原因分析

閘板封井器內(nèi)閘板直徑是Φ280 mm，高度是172 mm；防落接頭防落支撐外徑是Φ140 mm，高度是52 mm，在起落過程中只要是偏離中心位置，閘板內(nèi)向上活動空間的高度只有120 mm，極易出現(xiàn)電機(jī)尾部防落接頭被防噴器閘板內(nèi)槽位置卡住(見圖3)，井口防噴器雙閘板距平臺7～8 m，電機(jī)與防掉接頭長度約為4 m，機(jī)組在上提吊起時作業(yè)時間約2 s，由于電泵機(jī)組吊卡吊鏈的有效負(fù)載只是2.5 t～3.5 t，而修井機(jī)能承受上百噸的拉力，閘板內(nèi)槽遇卡后電泵吊卡吊鏈在一瞬間極易被拉斷，瞬間斷落后發(fā)生機(jī)組掉井事件。同時電泵之間依靠螺栓連接，處于拉力薄弱環(huán)節(jié)，帶有防落接頭的電泵機(jī)組在上提通過防噴器期間稍遇卡易造成電泵在螺栓處拔斷，造成電泵機(jī)組掉井事件。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)上分析，電機(jī)尾部帶有防落接頭的電泵機(jī)組比例占到作業(yè)機(jī)組的1/4以上，這也增加了機(jī)組在施工過程當(dāng)中機(jī)組掉井風(fēng)險和施工難度。

案例1：XX1-1H井；在2014年12月1日下泵施工期間，因為是在夜間向井下觀察視線較差，在上提機(jī)組過程中，上、下節(jié)保護(hù)器中間法蘭螺栓突然抻開斷掉，小扁電纜從電纜頭處抻出，下節(jié)保護(hù)器和電機(jī)掉井(見圖4)。

案例2：XX4-5H井在2013年4月22日起泵施工期間掉井。在起泵期間電泵機(jī)組需要上下起落，吸入口和上節(jié)保護(hù)器中間法蘭螺栓突然抻開斷掉，小扁電纜從電纜頭處抻出，上節(jié)保護(hù)器和下節(jié)保護(hù)器及電機(jī)掉井(見圖5)。

3 改進(jìn)設(shè)計

通過對以上問題的分析，采取以下措施：針對不帶篩管設(shè)計的電泵機(jī)組，在下井連接電泵機(jī)組前，首先將防落接頭連接在兩根油管上，再把油管連接到電機(jī)尾部(詳見圖6和圖7)，使防落接頭在電機(jī)尾部以下約20 m處，因此防落接頭在上提機(jī)組時，有較長的距離在井筒內(nèi)上下起落，首先將機(jī)組安全提出，再將油管與防掉接頭提出?？梢员苊怆姳脵C(jī)組在起、下泵作業(yè)過程中，所產(chǎn)生的不必要風(fēng)險或機(jī)組掉井事故。目前，上述工藝改進(jìn)已經(jīng)在油田現(xiàn)場推廣應(yīng)用，效果良好。

4 經(jīng)濟(jì)效益

通過改進(jìn)避免了檢泵作業(yè)期間由于防落接頭在防噴器處刮落而造成機(jī)組落井變?yōu)閺?fù)雜作業(yè)的可能性。目前平均每年電泵井作業(yè)約40井次，打撈作業(yè)費用單井約250萬元，檢泵作業(yè)費用80萬元，避免復(fù)雜作業(yè)的發(fā)生單井可節(jié)約費用170萬元，全年可節(jié)約費用1 000萬元。

5 結(jié)論

1)新疆塔里木油田水平井中安裝帶有防落接頭的電泵機(jī)組有兩種方案：帶篩管方案和不帶篩管方案，其中不帶篩管方案發(fā)生掉井事故率較高。

2)對于不帶篩管方案的電泵機(jī)組，防落接頭在施工期間極易在防噴器處出現(xiàn)刮落現(xiàn)象，造成電泵機(jī)組掉井事件。

3)結(jié)合油田現(xiàn)場實際問題，并采用最簡單、經(jīng)濟(jì)的方法實現(xiàn)工藝的改進(jìn)，通過在電機(jī)與防掉接頭間連接油管，使其有較長的距離在井筒內(nèi)上起下落，解決了新疆塔里木油田不帶篩管方案應(yīng)用電泵機(jī)組的掉井隱患問題。