SAGD高溫潛油電泵采油技術的升級與完善

趙長亮

摘 要：針對SSAGD井在泵的下深、最大排量、檢泵周期等方面依然存在一定技術局限性，開展SAGD高溫潛油電泵采油技術的升級與完善，對提高SAGD井開發(fā)效果具有一定的關鍵意義。現(xiàn)場試驗表明，高溫潛油電泵有效解決SAGD有桿泵抽油系統(tǒng)中下泵深度、斜度和最大日產(chǎn)量受限的瓶頸性問題。

關鍵詞：SAGD；高溫；潛油電泵；大排量

目前SAGD井主要以有桿泵舉升為主，主要采用20型重載長沖程抽油機，配套Φ120—160mm抽油泵和連續(xù)抽油桿，進行有桿泵方式實現(xiàn)舉升，基本能夠滿足生產(chǎn)需要，但受有桿泵系統(tǒng)固有的特性影響，SAGD井在泵的下深、最大排量、檢泵周期等方面依然存在一定技術局限性，因此開展SAGD高溫潛油電泵采油技術的升級與完善對提高SAGD井開發(fā)效果具有一定的關鍵意義。現(xiàn)場試驗表明，高溫潛油電泵對比有桿泵在SAGD舉升方面具有明顯技術優(yōu)勢，電泵采油工藝無桿柱機械傳動，排量范圍大、揚程高，可以有效解決SAGD有桿泵抽油系統(tǒng)中下泵深度、斜度和最大日產(chǎn)量受限的瓶頸性問題。

1高溫潛油電泵采油技術

1.1系統(tǒng)組成

SAGD高溫潛油電泵系統(tǒng)主要分為井下、地面兩大部分，包括高溫電泵機組、管柱配套工具、電泵熱采井口、地面控制系統(tǒng)，其核心是井下機組。

1.1.1高溫電機

高溫電機是電潛泵系統(tǒng)的動力部分，它把電能轉變?yōu)闄C械能帶動多級離心泵旋轉，把油井中的井液舉升到地面。同時電機也是整個系統(tǒng)中溫度最高的部分，電機的耐溫等級、電磁性能和可靠性決定了電潛泵系統(tǒng)的運行性能和機械可靠性，因此研制相適應的高溫電機尤為重要。

1.1.2高溫電機保護器

高溫電機是高溫電潛泵的關鍵部件之一。因為工作在井下，必須禁止井液進入高溫電機。高溫潛油電泵保護器的功能主要是使電機腔體內(nèi)外壓力平衡，隔離井液與電機油，避免井液進入電機內(nèi)部。另外，還承擔泵軸的重量和泵輪工作時產(chǎn)生的軸向力，這些力是通過軸端接觸傳遞到保護器中平面軸承上的。低溫電潛泵保護器通常使用沉淀式保護器和膠囊式保護器。但是高溫井多為水平井或斜井，井溫高達200℃以上。沉淀式保護器不適用于水平放置或傾斜放置，而膠囊式保護器的彈性囊沒有足夠的抗拉強度和耐溫性，因此這兩種保護器都不適用于高溫井。高溫潛油電泵保護器核心部件是金屬囊，其材料為具有良好的抗腐蝕性能和耐高溫性能的不銹鋼囊。保護器由多個金屬囊級聯(lián)而成。

1.1.3高溫多級離心泵

潛油泵是一種多級離心泵，它在使用時應完全浸沒在被抽汲的液體中，使泵內(nèi)首先充滿液體。當機組啟動后，潛油電機帶動潛油泵軸及軸上葉輪高速旋轉，葉輪的葉片驅使葉輪流道內(nèi)的液體轉動，這部分轉動的液體依靠慣性在葉輪葉片的作用下向葉輪外緣流去。由于液體流動的連續(xù)性，這部分向葉輪外緣流去的液體對葉輪吸入口處的液體產(chǎn)生一種吸力，使葉輪吸入口處的液體流向葉輪外緣的液體所占有的空間。流出葉輪的液體直接進入導殼的壓出室，壓出室把這部分液體收集起來，適當降低液體的流速，將部分動能轉化為壓能后，再將這部分液體引入導殼的吸入室，供下級葉輪抽汲。這樣液體逐級流過泵內(nèi)所有葉輪、導殼，每流過一級葉輪、導殼，其壓能就提高一次。經(jīng)逐級壓能疊加后，在潛油泵的出口處就獲得一定的能量增值，即產(chǎn)生一定的揚程，從而達到抽送液體的目的。

傳統(tǒng)導殼和葉輪之間減磨墊材料已不能滿足高溫要求，本電泵采用改性聚醚醚酮材料制作而成，有極好的耐磨、耐溫和摩擦系數(shù)小的特點。

1.2技術特點

（1）系統(tǒng)完善改進煩人潛油電泵機組，在不改變電機長度的情況下，電機功率由56KW提升至100KW，效率得到進一步提升。電泵排量由250m3/d提升至500m3/d，實現(xiàn)了排量的增加，高溫潛油電泵形成系列化技術。（2）研制煩人新型電纜穿越器，實現(xiàn)動力電纜直接從穿越器引出井口，減少一個井下電纜連接點，使電纜穿越更加可靠，降低了后續(xù)生產(chǎn)故障風險，并且縮短作業(yè)施工時間，降低了成本。（3）設計采用“差壓自補償密封技術”實現(xiàn)電纜間的高溫密封，彌補溫度變化在電纜上引起的殘留環(huán)形溝痕，提高了密封的可靠性。（4）配套研究了高溫電泵專用環(huán)形防噴器，耐溫180℃，耐壓21MPa。實現(xiàn)電泵管外捆綁電纜作業(yè)的隨時封井防噴，并進一步完善了高溫電泵作業(yè)配套技術，確保電泵作業(yè)井控安全。（5）應用得出經(jīng)驗，確定電泵機組的通過井段全角變化率≤13°/30m，放置位置全角變化率≤6°/30m。根據(jù)現(xiàn)場實踐選井條件進一步得到了降低，拓寬了高溫潛油電泵在SAGD的應用界限。

2現(xiàn)場應用情況

2018年試驗井實施高溫電泵開井后日產(chǎn)液524噸、日產(chǎn)油110噸，為該井歷史最高生產(chǎn)水平，平均日產(chǎn)液468.1噸，日產(chǎn)油121.8噸，對比實施電泵前日增液75.1噸，日增油26.6噸。

3結論

（1）高溫潛油電泵可大幅度提高SAGD油井產(chǎn)出液量。（2）從根本上解決了有桿泵管桿偏磨、抽油桿柱斷脫問題，預計可有效延長油井生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)時率，降低油井運行成本。（3）經(jīng)過功耗測試和計算對比，電泵對比原有的有桿泵每天耗電量降低160 kW？h，節(jié)能幅度達到21%。（4）電泵沒有大型的地面舉升設備，系統(tǒng)自動化程度高，沒有設備日常維護和檢修工作量，節(jié)約了生產(chǎn)運行成本，員工管理工作量大幅度降低，勞動效率得到提高。（5）電泵可根據(jù)SAGD實際井況，優(yōu)選排量和揚程相匹配的泵型，設計合理的泵掛深度，配套注汽井科學調(diào)控，動態(tài)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，促使蒸汽腔合理擴散和泄油，最終改善SAGD生產(chǎn)開發(fā)效果。

參考文獻：

[1] 劉孝慈，吳曉東，于繼飛.潛油電泵井能耗預測方法[J]. 特種油氣藏. 2008 （06）.

[2] 馬艷超.潛油電泵井選配技術[J]. 內(nèi)蒙古石油化工. 2013 （03）.