電動潛油柱塞泵舉升工藝超負荷停井原因

2016-05-31 08:09:44王竺王瑛曹鼎洪劉洪軍侯志欣大慶油田有限責任公司第七采油廠

石油石化節能 2016年1期

王竺　王瑛　曹鼎洪　劉洪軍　侯志欣（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

電動潛油柱塞泵舉升工藝超負荷停井原因

王竺王瑛曹鼎洪劉洪軍侯志欣（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

摘要：電動潛油柱塞泵舉升工藝作為機采井的一種新型節能舉升工藝，經過10多年的研究與試驗，使工藝結構日趨成熟，但部分試驗井頻繁出現超負荷停井問題。結合葡萄花油田現場試驗數據，采用統計分析方法，得出電動潛油柱塞泵的直線電動機設計安全系數，即當實際泵深與直線電動機理論揚程之比小于或等于40%時，可以滿足工藝運行需求，保證油井運行時率，為電動潛油柱塞泵舉升工藝的進一步推廣提供借鑒。

關鍵詞：電動潛油柱塞泵；舉升工藝；超負荷；停井

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1　提出問題

電動潛油柱塞泵舉升工藝屬于無桿泵采油技術（圖1），主要由井下和地面2部分構成，井下部分包括直線電動機、往復式抽油泵和動力電纜；地面部分包括井口和控制柜。該工藝是將直線電動機和往復式抽油泵整合為一體下入井底，由直線電動機直接驅動往復式抽油泵內的柱塞做上下往復運動，實現抽油目的。該工藝具有地面設備簡單，系統運行能耗低等優點，具有較好的推廣應用前景。

圖1　工藝結構圖

大慶葡萄花油田于2004年開始進行電動潛油柱塞泵舉升工藝的研發與試驗，經過多年的研制試驗，使工藝結構日趨成熟，但電動潛油柱塞泵舉升工藝仍處于試驗改進階段，在進行選井和設計時，由于區塊原油物性、單井井況變化等因素，導致部分試驗井頻繁出現超負荷停井問題，對原油生產造成一定的影響，統計現場試驗的36口井，2013—2015年共發生超負荷停井30井次（表1），主要集中在太南區塊，占超負荷停井的80%。

表1　不同區塊試驗井及超負荷停井情況統計

2　原因分析

超負荷停井是電動潛油柱塞泵舉升工藝的一種自動保護功能。當直線電動機運行電流超過保護電流設定范圍時，系統將自動停井以保護設備安全。一般情況下，結蠟或出砂等問題是引起井下負載突變的主要原因。

1）油井結蠟。試驗井分布在葡萄花油田所轄太南、葡南等4個區塊。從各區塊原油物性（表2）看出，太南和臺肇區塊的原油密度、黏度等指標略高于其它區塊易發生結蠟現象；因此，在舉升原油過程中，直線電動機需要克服的液體摩擦阻力略大。

2）泵深與揚程比值關系，從生產情況看（表3），36口井平均單井日產液4.5 t，日產油1.3 t，綜合含水44.8%，泵深1136 m。根據單井產量級別及泵深的不同，試驗井分別設計了14級和9級2種型號的直線電動機，以及? 28 mm、? 32 mm、? 38 mm 和? 44 mm共4種型號的往復式抽油泵。

表2　不同區塊原油物性

表3　不同區塊試驗井生產情況統計

根據泵徑不同9級直線電動機的理論揚程分別為3 890.91 m和2 789.11 m；14級直線電動機的理論揚程分別為3 824.33 m、2 474.66 m和1 638.41 m，見表4。

表4　直線電動機參數

按照不同泵深與理論揚程之比，統計36口超負荷停井情況：采用9級直線電動機的試驗井，泵深與理論揚程之比均低于40%，未出現過超負荷停井問題；采用14級直線電動機的試驗井（表5），當泵深與理論揚程之比小于40%時，未出現過超負荷停井問題，而當泵深與理論揚程之比大于40%時，超負荷停井問題較為嚴重。由此可見，試驗井的泵深與理論揚程之比大于40%時，導致直線電動機舉升力不足，是引起超負荷停井的主要原因。

因此，在應用電動潛油柱塞泵舉升工藝時，直線電動機的選擇在考慮區塊原油物性、單井產液量的同時，需考慮一定的安全系數，即油井的實際泵深與直線電動機的理論揚程之比應小于或等于40%，這樣才能保證油井的穩定運行。