潛油電泵供液不足機(jī)理分析及對(duì)策

劉凱

摘 要：潛油電泵提液增油是油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的主要舉升方式。針對(duì)潛油電泵供液不足頻繁躺井的問(wèn)題，研究分析了具體機(jī)理，并制定了治理對(duì)策，助推電泵效益開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞：潛油電泵;供液不足

1 ?前言

潛油電泵是現(xiàn)河采油廠特高含水期（綜合含水94.4% ）開(kāi)發(fā)的重要舉升工藝，以僅占采油廠9%的開(kāi)井?dāng)?shù)產(chǎn)出了占采油廠15%的日油量。潛油電泵提液增油是采油廠取得產(chǎn)量主動(dòng)的重要手段，然而近年來(lái)，部分電泵井措施后供液不足造成措施無(wú)效，甚至躺井的情況頻繁出現(xiàn)，已成為制約電泵效益開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 ?供液不足對(duì)潛油電泵生產(chǎn)影響的機(jī)理分析

2.1 現(xiàn)狀

2017年-2018年，共有10口井潛油電泵措施后供液不足，額外增加作業(yè)13井次，額外投入費(fèi)用251萬(wàn)元。10口井最終轉(zhuǎn)抽6口，補(bǔ)孔合采2口，仍停井觀察1口。如河106-斜45井，2018年5月封竄改層單采沙二31，完井配套150方電泵，泵掛1800m，投產(chǎn)后生產(chǎn)14天供液不足，檢電泵改為60方電泵，加深至2000米，仍然生產(chǎn)15天后供液不足。

2.2 機(jī)理分析

根據(jù)理論研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況印證分析，供液不足對(duì)潛油電泵的影響主要為以下幾方面：

（1）散熱差，造成局部高溫

根據(jù)GB/T16750-2015《潛油電泵機(jī)組》要求，為保障電機(jī)散熱良好，電機(jī)表面液流速度應(yīng)大于0.3m/s，折算成液量，則電泵的日產(chǎn)液量應(yīng)在80方以上，然而現(xiàn)場(chǎng)為保證產(chǎn)量，一般也會(huì)采用60方小電泵。當(dāng)供液不足時(shí)，電機(jī)本身效率降低，電機(jī)散熱無(wú)法及時(shí)帶走，電機(jī)溫度將急劇增加。[1]以河31-斜173為例，60方泵，產(chǎn)液為10方時(shí)電機(jī)溫度將增加42℃，機(jī)組處溫度將超過(guò)120度。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)，往往會(huì)導(dǎo)致電機(jī)因過(guò)熱而燒毀。

（2）造成井況惡化

一是加劇結(jié)垢。采油廠電泵井礦化度3.4 104mg/l，當(dāng)油井內(nèi)井溫升高時(shí)，離心泵泵殼及葉導(dǎo)輪附近的液體很容易出現(xiàn)過(guò)飽和狀態(tài)，且泵殼需要的形核功較低，很容易形成結(jié)晶核，因此油水內(nèi)易形成垢的物質(zhì)會(huì)在這里出來(lái)沉積成垢。垢主要為碳酸鈣，其溶解度隨著溫度上升而急劇下降。當(dāng)供液不足生產(chǎn)時(shí)，易在泵的殼體上結(jié)垢形成隔熱層，阻止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)熱量的散發(fā)，導(dǎo)致電機(jī)因過(guò)熱而燒毀。另外潛油電泵的葉輪也會(huì)結(jié)垢，并且結(jié)垢后增大流動(dòng)摩擦阻力，大大降低泵的效率，使泵過(guò)早損壞，或造成泵上止推軸啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)過(guò)載。如梁60-側(cè)斜48井60方電泵1900米，生產(chǎn)時(shí)液量32方，液面1700米，僅生產(chǎn)30天泵卡，拆解泵內(nèi)大量垢。

二是頻繁啟停。長(zhǎng)期供液不足，會(huì)造成頻繁啟停。頻繁啟停一方面造成電機(jī)內(nèi)部溫度頻繁交替上升和下降，造成保護(hù)器呼吸次數(shù)增加，影響使用壽命[2]，其次每次啟動(dòng)電泵一次，井下電機(jī)、電纜救回收到電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)額定電流2-8倍的沖擊（監(jiān)測(cè)梁11-斜76井開(kāi)機(jī)電流111A，比正常生產(chǎn)電流35A，高3.1倍），對(duì)電機(jī)、電纜絕緣造成很大傷害，同時(shí)對(duì)泵的機(jī)械沖擊傷害較大，容易造成機(jī)組的軸扭斷或花鍵套脫銷、斷脫。

三是氣體影響。當(dāng)供液不足，沉沒(méi)度過(guò)低時(shí)，原油大量脫氣，使得井液中含有大量的游離氣體，進(jìn)入潛油電泵的氣體體積也會(huì)大量增加。潛油電泵各級(jí)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪上下壓頭產(chǎn)生壓差，迫使井液中溶解氣的溶解度下降并大量析出，而液體密度遠(yuǎn)大于氣體密度，使得泵內(nèi)氣體大量累積，出現(xiàn)氣阻和氣鎖現(xiàn)象。如計(jì)算泵掛950米，氣油比65m3/t，液量250方時(shí)，計(jì)算騎在不同泵入口壓力下的氣液比，當(dāng)泵入口壓力為2兆帕?xí)r高達(dá)51.8%，已無(wú)法適應(yīng)電泵生產(chǎn)。

（3）加劇葉輪磨損

目前潛油電泵中葉輪多為浮動(dòng)葉輪，排量在100方以下為全浮動(dòng)葉輪，排量在100方以上的潛油電泵葉輪70%為浮動(dòng)，在正常生產(chǎn)時(shí)，葉輪會(huì)受油井供液的狀況上下竄動(dòng)。排量正常時(shí)，葉輪會(huì)處在懸浮狀態(tài);當(dāng)供液不足，排量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致葉輪與導(dǎo)殼互相磨損，含砂又會(huì)加劇磨損。如史8-側(cè)3井供液不足躺井，拆解機(jī)組泵葉輪下部磨損嚴(yán)重。

3 治理對(duì)策

3.1 加強(qiáng)方案論證，優(yōu)選完井方案

針對(duì)地質(zhì)認(rèn)識(shí)不清層、新層，以抽油機(jī)井投產(chǎn)，便于靈活調(diào)整參數(shù)，同時(shí)探索應(yīng)用溫壓探邊試井測(cè)試技術(shù)，獲取儲(chǔ)層有效滲透率、油藏壓力、采液指數(shù)，落實(shí)油藏邊界、油水邊界，便于方案的整體把握。對(duì)于潛力不清或能量無(wú)法長(zhǎng)效保障，慎重下小電泵，避免短效生產(chǎn)，徒增操作成本，可采用有桿泵深抽或碳桿大泵深抽的方式，替代小電泵，利用其參數(shù)可調(diào)、適應(yīng)性靈活的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效生產(chǎn)。

3.2 改進(jìn)泵結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)適應(yīng)能力

針對(duì)地層能量不明的井，應(yīng)用全壓緊電泵。該泵葉輪與泵軸為一體， 葉輪與軸之間不會(huì)相對(duì)滑動(dòng)，軸向力由高承載保護(hù)器承擔(dān)。其主要特點(diǎn)，一是抗振動(dòng)、抗彎曲能力強(qiáng)。全部導(dǎo)葉輪用鎖緊螺母與泵軸固定為一體，整體結(jié)構(gòu)剛度大，抗彎曲和振動(dòng)能力提高;二是抗砂磨、抗結(jié)垢能力強(qiáng)。葉輪全壓緊安裝，輪柄之間沒(méi)有間隙，砂不易進(jìn)到葉輪輪柄與軸的間隙里去;三是高效、寬幅、高適應(yīng)能力。機(jī)組具有更寬的排量適應(yīng)范圍。該泵對(duì)地層供液認(rèn)識(shí)不清的井可適當(dāng)延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。

4、結(jié)論

（1）供液不足對(duì)潛油電泵生產(chǎn)危害巨大，主要是局部高溫降低機(jī)組電纜壽命、加劇井況惡化（結(jié)垢、頻繁啟停、氣鎖）、加劇機(jī)械磨損。

（2）電泵生產(chǎn)必須滿足能量長(zhǎng)期合理供給。不能僅滿足目前能量狀況，更要考慮對(duì)應(yīng)水井的注水方向、注采井距、提配空間，特別是動(dòng)態(tài)調(diào)整需綜合分析，調(diào)整后做好跟蹤。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張琪. 采油工程原理與設(shè)計(jì)，中國(guó)石油大學(xué)出版社，2000.

[2] 梅思杰，邵永實(shí)，劉軍，師世剛. 潛油電泵技術(shù)，石油工業(yè)出版社，2004.