電潛泵井憋壓法計算動液面技術及其應用

杜林輝 丁 磊 田 景 李安國 陳福灣

（中國石油化工股份有限公司西北油田分公司塔河采油二廠，新疆輪臺 841604）

1 電潛泵井液面測試現狀

1.1 動液面監測現狀

塔河油田采油二廠現有76口電泵井，進行過動液面監測的井僅26口，未監測井達50口。在26口監測過動液面井中，監測后有動液面數據的井有7口，占監測井數的27%，未監測出動液面數據的井達19口，占監測井數的73%。總體上塔河油田采油二廠電泵井動液面監測覆蓋率僅27%，監測有效率更低于10%。

導致電泵井動液面監測覆蓋率及有效率低的原因主要有以下兩個。

一是電泵井動液面監測存在過載停機及躺井風險，導致電泵井動液面監測覆蓋率低。電泵井未監測動液面主要原因：（1）因油稠、產量高，電泵正常生產運行電流較高，停摻稀測動液面存在過載停機風險；（2）因注水、間開或長時間生產導致電泵井無絕緣或絕緣值過低，停摻稀測動液面存在較大的躺井風險。

二是大量電泵井動液面監測不出，導致監測有效率低。主要原因：（1）因油稠摻稀降黏生產，油套環空存在較長的泡沫段，對聲波能量有較大吸收，導致液面監測不出；（2）套壓為負壓的井的油套環空介質聲波傳播能力較弱，造成液面測試不出［1］。

1.2 監測存在的問題

（1）電泵井動液面監測費用高。以塔河油田采油二廠現有76口電泵井、單井次液面監測400元、每月監測一次動液面計算，全年動液面監測費用達364800元。

（2）電泵井動液面監測風險大。動液面監測需停摻稀，電泵井停摻稀后存在電流升高、過載甚至躺井風險，需加大摻稀量，嚴重浪費稀油、影響產量，提高了采油成本。

（3）電泵井動液面監測覆蓋率、有效率低。受塔河油田油稠摻稀生產特殊采油工藝限制，動液面監測覆蓋率低，僅達27%，監測有效率低于10%。

電泵井動液面數據少，無法為電泵井的工況診斷、合理工作制度的調整及下步工藝措施提供有力依據，嚴重制約油田的開發生產。

2 電泵井憋壓計算動液面方法及其應用

2.1 憋壓計算動液面方法

理論公式表明，對于同一臺泵，其排量、揚程、功率參數隨轉速變化而變化，排量與轉速是一次方關系，揚程與轉速是平方關系，功率與轉速是三次方關系［2］。而轉速由電泵井的生產頻率決定，且與轉速成正比關系，可得

電泵井的總動壓頭［3］

電泵井動液面計算式

由式（1）、（2）、（3）推導可得

P0可通過電泵井現場憋壓方法求得，再忽略摩阻損失可得

由式（5）即可求得電泵井的動液面［4］。

2.2 憋壓計算動液面與測試結果對比

一般地，實際生產中用監測動液面代表油井真實動液面，而用式（5）計算動液面未考慮油管液體密度、黏度、摩擦阻力損失及氣體影響，因此，引入a、b兩個系數，用監測動液面數據y=ax+b來校正計算動液面［5］。

對現場憋壓法計算動液面與監測動液面數據擬合（圖1），得出，y=1.0073x?28.2468，R2=0.9954；式中，a=1.0073，b=28.2468，其中a、b代表油管液體密度、黏度、摩擦阻力損失及氣體對計算動液面的綜合影響。

圖1 計算動液面與監測動液面擬合關系

通過對41個計算動液面與16個監測動液面數據進行分析，發現：

（1）同一口井憋壓時，隨著頻率的提升，計算動液面數據逐漸增大。分析認為，受頻率增加、泵排量加大，油管中液體流速加快，摩阻損失加大導致［6］。

（2）計算動液面與監測動液面數據誤差范圍在±100 m內，68.3%分布在±50 m范圍內，因此，生產中電泵井完全可以用憋壓法計算動液面代替監測動液面，用于指導生產。

2.3 憋壓法計算液面在生產中的應用

2.3.1 根據憋壓法計算動液面、結合地質情況上調頻率提液 通過憋壓法計算動液面，對前期低壓測試未能監測出動液面、有一定供液能力、且地質情況允許的井進行上調頻率提液措施，累計實驗5井次，日增油能力達29.8 t（表1）。

表1 憋壓法計算動液面應用效果統計

2.3.2 計算動液面與監測動液面結合，診斷電泵井工況 現場生產中，通過憋壓法計算出油井動液面，再結合低壓測試監測動液面數據，參考油井生產頻率、電壓、電流等數據，對電泵井工況進行診斷，并對可能出現的問題進行提前預警，指導后期的生產及異常處理。

TH10334井為QYDB-120/3500電泵井，2008年11月19日入井，泵掛深度3503.06 m，連續生產528 d至2010年4月30日，因環境溫度過高停機，清灰處理期間低壓測試監測動液面數據1950 m，啟泵后47 Hz生產最高憋壓至4.5 MPa（按監測動液面數據理論，憋壓可憋至11.0 MPa），計算動液面為2531 m，在結合該井高頻（47 Hz）、低電流（23 A）運行特征，判斷該井泵軸、葉輪可能磨損嚴重，存在斷軸風險。2010年5月11日，該井欠載停機，現場啟泵后上調頻率電流下降，結合前期預警判斷為軸斷，直接上修檢泵，省去了異常處理時間，節約了稀油用量。

3 結論

（1）生產中，電泵井完全可以用憋壓法計算動液面代替監測動液面，操作簡便，數據較可靠，用于指導生產。

（2）電泵井憋壓法可以降低電泵井躺井風險、節約測試費用，同時提高動液面測試覆蓋率、有效率（可達100%），能更好地指導油井后期開發生產。

（3）應用憋壓法計算動液面數據，結合油井地質情況及生產參數，進行提液措施及工況診斷，可以取得較好的效果。

符號說明：

Ft為油管摩阻損失壓頭，m；H為電泵井實際生產頻率下的揚程，即總動壓頭，m；HP為電泵井的泵掛深度，m；H'為電泵井的額定揚程，m；Hd為電泵井動液面，m；n為電泵井的實際生產頻率，Hz；n'為電泵井的額定頻率，Hz；P0為電泵井實際生產頻率下的最大油壓折算壓頭，m；P為泵吸入口壓力（即沉沒度）折算壓頭，m。

［1］ 采油測試計量手冊編寫組.采油測試計量手冊［M］.北京：石油工業出版社，1984.

［2］ 李穎川.采油工程［M］.北京：石油工業出版社，2002.

［3］ 張琪.采油工藝原理與設計［M］.山東東營：石油大學出版社，2000.

［4］ 邵永實，師世剛，劉軍.潛油電泵技術服務手冊［M］.北京：石油工業出版社，2004.

［5］ 國家發展和改革委員會. SY/T 6599—2004潛油電泵離心泵實驗推薦做法［S］.

［6］ 鄢艷.變頻驅動裝置對電潛泵效率的影響［J］.國外石油機械，1996，7（3）：36-40.