南海潿洲油田打撈落井潛油電泵的施工作業

狄正翔

中海油能源發展股份有限公司工程技術湛江分公司 廣東湛江 524057

在南海海域潿洲油田，潛油電泵系統在油田開發中使用廣泛。潛油電泵系統的離心泵采用多級結構，內部構造復雜。而且海上油井條件惡劣、多變，不僅腐蝕嚴重，而且高溫、高氣、高含砂量的油井對電機的工作性能和使用壽命有著致命的影響，頻繁作業和潛油電泵系統自身材料結構、特性也會對電泵產生影響。因此，潛油電泵的故障發生率相對較高。特別是在檢泵作業過程中存在潛油電泵從電泵機組以下全部落井的問題，為確保后續油井生產作業安全，需要及時高效地進行打撈作業。

1 海上油井潛油電泵系統概況

現階段海上油田中所用的潛油電泵系統多為多級離心泵，其工作原理與地面常見的普通離心泵基本相同。潿洲油田油井所用潛油電泵系統通常是以整套存在的，基本上可以分為井上、井下和鏈接三個部分。具體來說，井上部分包括變壓器、控制柜、變頻器等電力控制輸出設備，接線器、地表線纜、傳感器等傳送裝置，井口穩定裝置、支架固定裝置等，負責產生動力、監控井下部分并發布作業指令；井下部分包括潛油電機、潛油電纜等電泵動力設備，保護器等電機保護裝置，分離器等油氣分離裝置，負責開采原油、檢測地質油量等重要信息、維持地下環境穩定并保護作業裝置；鏈接部分包括油管、電纜、纜繩等，負責將地面的動力傳送到井下、將井下的產品及數據實時反饋地面、保護中間管路和電氣線路，以及為維修、保養提供通道。

2 潛油電泵系統落魚情況

2.1 油井落魚情況

潿洲油田X 井是一口水平井，水平段裸眼下入打孔管完井。從2020 年8 月下旬開始（生產約一個月后），電泵振動力變大；2020 年10 月22 日，電泵過載停機，采油樹RMS 電纜頭位置測對地絕緣為零，三相直阻分別為5.1Ω、0.9MΩ 和0.8MΩ，確定井下機組故障。2020 年11 月17 日，檢泵作業，起至電泵機組，發現井下電泵機組從下節電泵底部位置斷開（圖1），油氣分離器及以下部分落井，電泵出井部分長度為7.705m、落井部分長為11.69m。檢查出井電纜，發現電纜從圓扁電纜對接位置脫開，小扁電纜全部落井，長度約15.65m。該井潛油電泵系統落魚明細見表1。

表1 潿洲油田X井潛油電泵系統落魚明細

2021 年8 月11 日檢泵作業時起至電泵機組，檢查發現一只電泵手銬斷裂，一半落井（圖2）。

圖2 潛油電泵手銬一半落井

2.2 落魚情況分析

從電泵振動力變大一直到電泵落井（10 月下旬）發現，井下壓力計測得振動力增大到標準的10 倍以上，很可能是振動導致電泵疲勞斷裂。起電泵管柱前，最后測試的三相直阻數值很大，這說明電泵是在生產的時候就已經落井了。出井電泵機組電泵部分也有很明顯的電纜磨痕，這也和電泵振動強烈的結論相符合。

由于理論上落魚落井時帶著15m 電纜和兩個電纜手銬，同時當時井下2- 7/ 8”FLUSH 支管管柱是無接箍的，該井作業時電泵斷裂。但是支管是2- 7/ 8”EUE 有接箍油管，電纜手銬掛在接箍處帶出了電泵。這口井電纜手銬并不會在接箍處造成阻擋，也就是說手銬掉的可能變小了，前面提到的電泵振動力很大也有可能使手銬落井。但是很大概率手銬并沒有提前落井，所以需要按照電纜和一副半手銬在魚頂，一副手銬在分離器和保護器之間來考慮。

且在檢泵作業中發現電泵在2684m 斷落后往下掉，在37°～80°井斜中掉落860m。再加上出砂原因，刮管時提前探到魚頂，最后離頂部封隔器位置還有一部分距離，一直壓到10T 鉆壓，距離封隔器還有2m 距離，證明下面還有砂子。

總體分析認為，落井電泵的中間，分離器和保護器之間有一副手銬，電泵頂部有一副半手銬，井筒出砂，魚頂雜物較多，落魚可能有部分砂埋。

3 潛油電泵系統的打撈

對井下落魚情況分析認為，要確保打撈落井電泵作業快速高效，兩趟式打撈作業方案最合適。其中第一趟用銑鞋加開窗套銑筒套銑出打撈位置，同時處理電纜及雜物施工；第二趟用可退式卡瓦打撈筒打撈出所有落井電泵。

3.1 第一趟套銑作業

管柱組合：8- 1/ 8”銑鞋+8- 1/ 8”開窗套銑筒+ 大小頭+ 變扣（310*411）+3- 1/ 2”短鉆桿+3- 1/ 2”鉆桿+ 震擊器+3- 1/ 2”短鉆桿+4- 3/ 4”鉆鋌*9+3- 1/ 2”鉆桿。

在魚頂以上開轉盤轉速10RPM@7- 11kN·m，排量20m3/ h@400psi，緩慢下放引入落魚；在深度距封隔器以上11.84m 遇阻憋停，提高轉速30RPM@9- 12kN·m，套銑通過；繼續緩慢下放，最終套銑深度在封隔器以上8.74m，下壓套銑一段時間無法通過。理論上落魚魚頂在封隔器以上11.69m，中間手銬在封隔器以上8.67m，根據深度對比可知這兩個位置就是魚頂和手銬，打撈位置足夠。而且此次作業也是為了用開窗套銑筒處理電纜，于是不再繼續磨銑，起鉆。

起出套銑管有電纜卡在中間（圖3），清理出后可以發現有大約5～6m 電纜，一副半電纜手銬和電泵花鍵套（圖4）。可以推論實際情況是電泵之間靠下面的手銬托著一部分電纜，電纜基本堵住了井筒空間；剩余的手銬、電纜花鍵套都掉在這個位置。很可能這些小件落井時還沒有掉下去到井底，在中間有砂子的地方停留；泵和電纜先掉下去堵住了環空，然后刮管作業將這些都推到電纜上面，這可以解釋為什么電纜能將電纜手銬和花鍵套都帶出來。

圖3 套銑管中電纜

圖4 套銑管中電纜等

3.2 第二趟打撈作業

管柱組合：8- 1/ 8”可退式卡瓦打撈筒（4- 1/ 8”籃瓦）+ 變扣（310*411）+3- 1/ 2”短鉆桿+ 震擊器+4- 3/ 4”鉆鋌*9+3- 1/ 2”鉆桿。為了防止振動松脫，電泵所有絲扣連接處都會焊有防倒塊，厚度3mm 左右，所以可以用大1/ 8寸的籃瓦去打撈，而且一般也能抓到本體。

魚頂前測試排量20m3/ h@400psi，在落魚頂部最多下壓6T 鉆壓，泵壓漲至500psi（指針波動大，不是特別直觀，實際這個時候已經抓到落魚）顯示不明顯，于是多次上提下放重新驗證已經抓撈落魚；開啟轉盤10rpm@13kN·m 緩慢下放；由于封隔器內徑152mm 可以通過電泵，所以在旋轉下放時可能將電泵推進封隔器和下部套管中間，第一次下放和上提時中途有遇阻，證明抓到落魚；再次下放到撈筒碰到封隔器頂部（管柱無法再下行），起鉆。

起出撈筒打撈到電泵，中間的手銬在電泵進入封隔器的時候肯定會被掛掉，剩余電纜也有很大可能被刮掉。起出的電泵沒有電纜和手銬，其余地方完好。

4 結語

結合海上油井潛油電泵落井的多次打撈作業實踐發現，一般會伴有電纜手銬和電纜等雜物。在有雜物的情況下，第一趟打撈往往無法成功，尤其是有固定手銬的情況下，下壓十幾噸都沒法壓過去。所以會采用套銑鞋加開窗套銑筒的方式，同時處理電纜和手銬等雜物，清理出打撈位置，然后再用合適的籃瓦以實現落井電泵的有效打撈。