稀油井大排量舉升技術(shù)研究與應用

張瑞

一、實施背景

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-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，偏磨嚴重，急需要與之匹配的舉升配套技術(shù)，實現(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離心泵， 同油管一起下入井內(nèi)， 地面電源通過變壓器、控制屏和動力電纜將電能輸送給井下潛油電機， 使?jié)撚碗姍C帶動多級離心泵旋轉(zhuǎn)， 將電能轉(zhuǎn)換成機械能， 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離心泵、分離器、保護器、潛油電動機、井下傳感器幾個部分組成， 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離心泵、分離器、保護器， 潛油電動機、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或自動開關(guān)控制潛油電泵工作， 同時保護潛油電機， 避免短路和電機過載等電路故障對設(shè)備造成的損害。變頻升壓變壓器用以將電網(wǎng)電壓（380V） 增壓到井下電機工作所需要的計算電壓（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，顯示井底壓力、溫度和液面實時變化情況。

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組上，扁電纜可減小機組外部投影尺寸，保證機組順利下入到設(shè)計位置。

2.3選井條件研究

（1）油層供液能力強，與周邊注水井對應關(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，應選取油層較厚、注水井對應關(guān)系較好油井實施電泵增排。

（2）套管完好，無套變。

該塊油井油層套管普遍為139.7mm，為保證潛油電泵機組及井下設(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)計刮管工序清理套管內(nèi)壁，減小設(shè)備下井過程中井下電纜刮蹭損傷風險。

（3）全角變化率在許可范圍內(nèi)。

潛油電泵電機、離心泵長16.8m，下部安裝溫度、壓力傳感器全長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。同時為延長潛油電泵機組工作壽命，在保證沉沒度的前提下盡量將電泵機組泵掛設(shè)計到全角變化率較小位置。

（4）地層流體氣液比

天然氣對潛油電泵機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)計原理

2.4.1潛油電泵機組參數(shù)設(shè)計

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

2.5技術(shù)優(yōu)點

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

（1）潛油電泵排液量大、揚程高能夠適應該塊油井提液增排要求。

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

（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，適應油井產(chǎn)量變化。

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

（5）地面設(shè)備少、操作簡單，管理方便。與抽油機-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，維護保養(yǎng)工作量較低，日常巡檢管理方便，

（6）免修期較長，油井生產(chǎn)時效相對比較高。

三、現(xiàn)場應用

2019年以來，在該塊共試驗實施潛油電泵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。試驗效果見表

四、技術(shù)創(chuàng)新點

（1）通過設(shè)計合理的參數(shù)，確保潛油電泵在最佳排量范圍內(nèi)運行，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能力。并提高電機的耐溫等級，解決電機運行時的散熱問題。

五、結(jié)論

潛油電泵舉升系統(tǒng)具有排量大、揚程較高日常維護工作量小、管理方便等特點。能夠避免抽油機—有桿泵舉升系統(tǒng)常見的偏磨問題。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值。