海上油田電潛泵自主解卡淺析

＊劉炳材

（中海石油（中國）有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司 天津 300280）

1.背景

本文研究對象平臺位于中國渤海某油田，是一座8腿帶處理設備的井口平臺。如圖1所示該平臺正常生產(chǎn)時，油井均為電潛泵生產(chǎn)，物流經(jīng)過油水分離以后，輸送至中心平臺進行處理。

圖1

根據(jù)ODP設計，該平臺所開采的是高含蠟層位，在正常生產(chǎn)中，由于原油高含蠟引起的油井故障比例相對較高；所以本文以平臺C8井的油井故障為例，通過對該故障油井的判斷與分析，提出在本平臺油井管理中需注意的問題以及一些處理方式。

2.現(xiàn)場措施

1月12日，計量發(fā)現(xiàn)產(chǎn)液減少較多以后，立即進行憋壓實驗，井口壓力由3MPa在5min升至5MPa，壓力上升較慢，憋壓完成以后，導入計量分離器，產(chǎn)液量沒有上漲，現(xiàn)場立即組織停電泵。

首先判斷油井井下流程存在的問題，其次對油井進行反循環(huán)洗井操作，現(xiàn)場進行流程完好性驗證。

現(xiàn)場將反洗流程導通以后，井下壓力逐漸上漲，計量分離器液位逐漸上漲，井口也逐漸出現(xiàn)返出（白水），井口油壓維持在2.5MPa，套壓維持在14.8MPa，最后液相閥開穩(wěn)定在100%。經(jīng)過大約2h的反洗作業(yè)，井口返出一直為白水，根據(jù)計量分離器的液相流量計顯示返出的量也一直穩(wěn)定，且油套壓一直穩(wěn)定（油壓2.5MPa、套壓14.8MPa），由此可以判斷，油井的井下管柱流程不存在堵塞和斷裂的問題。

在判斷完流程沒有出現(xiàn)問題以后，現(xiàn)場又懷疑Y型堵頭座封不嚴，存在產(chǎn)出液體打回流的問題，所以現(xiàn)場停止反洗，進行正擠座封Y堵?，F(xiàn)場將反洗流程停止，導入正擠流程，現(xiàn)場對油管進行正擠座封Y堵，壓力快速上漲至14.8MPa，由此證明已經(jīng)將Y堵座封嚴密。在測量電氣參數(shù)后，現(xiàn)場30Hz重新啟動電泵，啟泵后，變頻器顯示電流過載停泵，現(xiàn)場調整相序，反轉解卡，調整相序后啟泵，依然顯示過載停泵。

又懷疑井下電泵有卡滯，現(xiàn)場通過壓井泵向油套環(huán)空內注入柴油浸泡，浸泡8h后，按照其它油田的經(jīng)驗，嘗試10Hz啟動的低頻解卡，仍然無法啟動；繼續(xù)進行浸泡，24h后再次嘗試10Hz啟動的低頻解卡，此次解卡過程當中，電流依然迅速上漲至50A，解卡失敗。

3.原因分析

(1)流程及地層分析

①流程分析

根據(jù)以往經(jīng)驗，現(xiàn)場員工根據(jù)自己的經(jīng)驗也總結出了較多的判斷電泵井故障的資料，現(xiàn)場油井管理中，一般性的如果油井產(chǎn)量出現(xiàn)異常波動，現(xiàn)場人員首先會判斷是否是油井的地面、地下流程出現(xiàn)問題。在本次故障處理中，本平臺人員也遵循常規(guī)操作，但均未解決問題。

②地層流體分析

前文中提到，本平臺所開采的層位均為高含蠟的層位，該油井開井時，平臺人員曾經(jīng)對該口油井的油樣進行了取樣化驗，經(jīng)過化驗測得該口油井的凝點為27℃，析蠟點27℃，化驗粘度為11mPa·s，在平臺油井當中均為較高的數(shù)值。

結合之前平臺另外一口（C15井）類似油井的情況，根據(jù)已有的經(jīng)驗，在C15井的作業(yè)返排當中，發(fā)現(xiàn)返出物中有軟質蠟塊，由此類比分析，C8井在生產(chǎn)過程當中也可能存在蠟塊的析出，造成井筒堵塞，產(chǎn)液減少，以及后續(xù)的啟泵過載停機。

(2)油井井口參數(shù)分析

此次分析過程當中，主要分為兩個過程：第一個是分析產(chǎn)液減少的原因；第二個是分析電泵再次啟泵時顯示過載停泵的原因。

由表1的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，在采取措施以前，整個油井的井下壓力呈現(xiàn)一個緩慢上漲的趨勢，同時電流也有微小的上漲，如果是按照之前的方法進行分析，產(chǎn)液減少、井底流壓上漲，可能的原因就是供液不足、泵吸入口有堵塞，但是此時電流應該下降，與上表的數(shù)據(jù)相反，由此可得出此次油井故障可能與之前的故障問題不同。

表1 C8井故障前井口參數(shù)表

結合之前對電潛泵的工作原理及內部能量損耗的原理，本人認為其能量消耗可以簡化成如下的公式（1）：

P（電）=P（液）+H（損耗） （1）

式中：P（電）—電機提供的功率；P（液）—舉升液體消耗的功率；H（損耗）—電泵的內能損耗。

由數(shù)據(jù)表可見，如果正常生產(chǎn)的情況下，電機的輸出功率應該是不變的，但是我們發(fā)現(xiàn)電流出現(xiàn)上漲，電壓不變，則根據(jù)功率的計算公式（2）：

P=I*U （2）

式中：P—功率；I—電流；U—電壓。

電流上漲，電壓不變，則功率上漲，即P（電）上漲。

由于計量產(chǎn)液量減少,說明P（液）也減少，則說明H（損耗）上漲，由此可以判斷，產(chǎn)液減少的原因是由于較多的電機功率消耗于電泵自身的各種損耗。

判斷出產(chǎn)液減少的原因是H（損耗）增加以后，我們進行了進一步的分析，由于電泵在轉動過程中，存在水力損失等三種損失，而這三種損失幾乎都與摩擦有關，由于地層的產(chǎn)出物為粘度較高的流體，結合前文中與之類比的C15井產(chǎn)出物中有蠟塊的情況，可以得出，H（損耗）增加的原因為：地層產(chǎn)液粘度較高，電泵在長時間的運轉過程中，地層產(chǎn)液不斷有含蠟析出物附著于電泵內部的各個運動組件上，久而久之使電泵內部的各個相對運動組件之間的間隙變小，這樣就增加了各個運動組件在進行相對運動時的摩擦力，導致組件之間的摩擦損耗不斷增大，消耗電機的功率不斷增大，就導致舉升地層產(chǎn)液的功率不斷減少，也就導致了地面計量產(chǎn)液的減少，但是電機電流微漲的表象。

其次，結合以上的分析，當?shù)貙赢a(chǎn)液不斷有析出物附著于電泵內部甚至井筒內壁時，我們?yōu)榱俗釿堵，進行正擠作業(yè)，壓力較高的注入水，反擠壓于井筒及電泵的內部，將電泵各個運動組件內部本就已經(jīng)很窄小的空隙進一步壓實、壓緊，同時也有可能讓井筒內壁附著的析出物全部“倒流”回電泵的內部，這也加劇了電泵內部有限空間的堵塞，嚴重影響了電泵的轉動，這也就解釋了在座封Y堵后，啟泵時，一直顯示過載停機的現(xiàn)象。

針對以上的情況，經(jīng)過現(xiàn)場的討論，最根本的解決辦法是進行修井作業(yè)，將電泵提出地層，進行清理，但現(xiàn)場情況不允許。所以經(jīng)過分析后，利用現(xiàn)場已有的條件，采用最基本的正反洗循環(huán)洗井的辦法來進行解卡，目的是通過正反循環(huán)洗井的交替，利用“水錘原理”，不斷改變井底電泵處的流場，進而不斷“敲擊”電泵組件，讓附著于運動組件間隙之間的析出物不斷的松動、脫落，最后被流動的水流帶出。

4.實踐結果及建議

首先，結合本平臺油井高含蠟的情況，在判斷油井產(chǎn)量下降故障時，盡量不要停電泵，應當首先從油井高含蠟的方面進行判斷，是否是因為地層供液不足或者是泵吸入口堵塞亦或是像本油井一樣，由于地層產(chǎn)液析出物附著，導致電機的功率下降；如有此種跡象，應該先考慮反循環(huán)洗井，先將井筒清潔，再考慮停運電泵，進行下一步的判斷，由此來減少電泵停機后，啟動困難的情況發(fā)生。

其次，如果停運電泵以后，對于高含蠟油井，在油井啟動前，也建議進行短時間的正反循環(huán)交替洗井，利用電泵停運的空窗期，將井筒內電泵各個附件內部上附著的析出物進行清洗，以增加電泵啟泵后的運行時間，提升產(chǎn)量。

最后，目前針對正反循環(huán)洗井，各個平臺都采用的是從注水管引出的洗井管線，但是在平臺本身的基礎設計中并沒有考慮該條洗井管線，均為自主改造，且無流量計，給平臺投產(chǎn)的后油井洗井作業(yè)帶來了不便，所以能否考慮，在今后直接從平臺基礎設計的層面就將該條管線添加增加相應的流量計，這樣來減少平臺后期改造的麻煩，同時也能更加準確的估計各種油水井洗井的流量，為后期的油水井作業(yè)決策提供更加有力的數(shù)據(jù)支撐。

在本次油井故障期間，海上員工經(jīng)過充分的分析論證，結合現(xiàn)有設施，自主進行油井解卡，不僅節(jié)約了修井費用約80萬元，更是增加了油井的產(chǎn)量，提高了油井的生產(chǎn)時率，同時也為后續(xù)的類似油井故障處理提供了解決的思路，具有一定的指導意義。