敷纜連續管在油田電潛泵采油技術中的應用*

0 前 言

隨著油氣開發技術及采油工藝的不斷創新，我國不斷加大低滲透、 超低滲透油田及頁巖油的開發， 斜井、 水平井等日漸增多。 目前我國采油井舉升技術主要以有桿泵舉升方式為主， 有桿泵采油約占機械采油井數的90%

。 有桿泵采油具有設備結構簡單、 可靠性好、 技術成熟等優點， 但其耗電高， 效率低， 桿管偏磨嚴重， 作業費用高。 根據相關資料顯示， 2019 年中石油機采井23.6 萬口， 年耗電109.8 億kW·h，其中日產小于10 t 的機采井超過17 萬口， 占總開井數的70%以上， 平均系統效率17.1%；桿管偏磨因素占檢泵作業量的43%， 檢泵周期低于300 天的油井占24%， 低于600 天的油井占56%。

電動潛油泵采油 （electrical submerside pump， ESP）， 采用 “潛油電泵+常規油管+外綁縛鎧裝電纜” 的無桿舉升技術， 能夠將地面電能直接通過電纜傳遞給電動潛油泵， 把井液舉升到地面。 該技術具有設備結構簡單、 效率高、 排量大、 自動化程度高的特點， 平均產液量和效率是常規有桿泵采油量的2 倍以上

。但電動潛油泵采油作業中需將電纜與油管捆綁操作， 電纜易發生磨損， 從而限制了電潛泵采油工藝的應用。

“‘二孩’政策全面放開后，我鎮2017年新生兒達1760人，比2016年多生643人，請問我鎮將采取哪些措施保證學齡前兒童享受優質學前教育？”

敷纜連續管是一種內嵌了動力電纜、 輔熱電纜、 信號線或光纖的連續管， 用于建立地下油氣層到地表的流體、 動力和信號通道。 敷纜連續油管與電潛泵無桿采油技術結合， 可以避免電動潛油泵采油過程中捆綁電纜的工序， 大大減少了工人勞動量， 減少設備磨損， 提高了設備的安全性和可靠性， 基本實現采油系統智能控制、 節能降耗的目的， 具有較好的經濟價值， 將成為電潛泵采油技術的一個發展方向。

1 敷纜連續管電潛泵采油系統簡介

電潛泵采油系統中， 敷纜連續管不但要提供油、 氣、 液等流體通道， 還需要提供電力和信號傳輸通道， 要求敷纜連續管起下作業方便快捷， 管材特別是線纜無損傷。 因此， 連續管結構性能設計必須滿足內壓、 外壓、 抗拉伸斷裂和柔性的要求， 并能夠適應井下高溫和井液的腐蝕環境。 目前， 敷纜連續管按照管材區分， 可分為金屬基敷纜連續管和非金屬敷纜連續管， 結構如圖1 所示。

電潛泵采油技術自20 世紀50 年代誕生以來得到了長足發展， 前蘇聯是電潛泵采油量最大的國家， 其產量達到了總產量的56%。 1992 年，美國的阿拉斯加油田首次實現了連續管電潛泵作業。 此后， 隨著電潛泵作業技術的不斷發展， 以及敷纜連續管制造技術的不斷進步， 敷纜連續管在電潛泵采油技術中得到了大量應用。 1998 年，美國Fiberspar 公司為連續油管鉆井系統設計并制造了帶動力供給和數據傳輸的非金屬復合材料敷纜連續油管， 連續長度超過6 400 m。 該產品在管體內植入了6 個20

AWG 導線， 并在熱塑性塑料內襯管外部添加玻璃纖維耐磨層， 提高了管體的抗外壓能力。 管體最外部使用的黏合聚丙烯材料具有優良的耐磨性， 在保護導線的同時， 解決了復合管外部碰撞及腐蝕問題。 基于現有技術成果，Fiberspar 公司還在持續開發適合不同井況的非金屬復合敷纜連續油管， 以及適用于大斜度井和深井的新型管材

。

（4） 現場作業問題。 國內還沒有專門的敷纜連續管作業服務隊伍和作業車， 在前期油田起下井過程中出現了接頭脫開、 工具掉井和管材損壞等故障， 由于作業服務水平的欠缺， 個別案例已經給油田造成了較大損失。

2 敷纜連續管電潛泵采油技術的發展

2.1 國外發展情況

在五大森工重點國有林區的895個國有林場中，已通硬化路國有林場602個、占67.3%，已通硬化路里程7153公里；在除林場場部以外的1576個主要旅游景點或林下產業基地中，已通硬化路景點或林下產業基地140個、占8.9%，已通硬化路里程1544公里。

（2） 加大對金屬基敷纜連續管產品的開發力度， 特別是優化工藝， 解決生產成本高的問題，加大產品推廣， 與非金屬敷纜管形成產品互補。

2.2 國內發展情況

1981 年， 我國從美國引進了1 000 余套電潛泵和800 套散件， 主要用于常規電潛泵采油，并在此基礎上進行了改進， 在國內各大油田推廣使用， 取得了一定成效。 但該技術主要適用于50 m

/d 以上的高產井

， 隨著國內油田單井日產液逐年下降， 該技術的應用規模也在逐年縮小。結合低排量、 大斜度井、 水平井開采的需要，2008 年起， 國內開始對井下低速電機驅動螺桿泵技術進行研究。 中石油成立了采油及井下作業新技術新裝備重大科技專項， 聯合相關單位開發了潛油永磁同步低速電機， 實現了電潛螺桿泵采油， 這項技術適用油井排量5～50 m

/d 的舉升需求。 “十三五” 期間， 我國進行了1 800 m 井深的電潛螺桿泵舉升工藝與配套技術的研究， 將電機的耐溫水平、 內部結構進一步優化， 并研制出高速、 低啟動扭矩的螺桿泵， 大大加快了電潛泵采油技術的發展。

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2019 年， 國內某公司以金屬連續管作為內管， 在其外側擠出高分子材料作為功能集成層（敷設電纜）， 等效實現了非金屬復合連續管的功能， 在長慶油田莊163-57 井完成了現場試驗。 2019 年6 月15 日， 長慶油田采用黏接型非金屬敷纜管建成了首個敷纜連續管無桿泵采油平臺， 累計實施4 口井， 平均泵深1 900 m。與試驗前機采系統對比， 單井輸入功率降至3 kW左右， 單井平均泵效由原來的35.5%提高到78.6%， 單井平均日耗電量由109 kW·h 下降至64 kW·h

。 2020 年3 月， 新疆油田公司準東采油廠吉祥作業區吉7 井區5 號大平臺建成國內首個高效生產的無桿泵采油示范區以及節能采油示范區

。

3 敷纜連續管應用中存在的問題和建議

3.1 存在的問題

（1） 非金屬敷纜管的強度問題。 敷纜連續管內部油液通道與動力、 信號線纜集于一體， 在電潛泵采油過程中頻繁起下， 進行采油、 泵檢、 洗井等一體化作業， 因此對管材的強度提出了更高要求。 自2016 年起， 新疆油田非金屬敷纜連續管電潛泵作業已應用了180 口井， 敷纜管試用深度約1 900 m， 直徑為DN40 mm， 要求管體的抗拉強度為15～30 t， 抗外壓擠毀強度為15～20 MPa， 熱洗井口溫度90 ℃， 洗井時反壓差3～25 MPa。 非金屬敷纜連續管抗外壓能力限制了其應用井況， 拉伸強度限制了下井深度， 若考慮到井下溫度的影響， 非金屬材料的力學性能不足問題更為突出

。

（1） 非金屬敷纜連續管需要進一步優化結構設計， 改進增強材料， 提高管材抗拉強度和抗擠強度， 以滿足油田作業需求。

（3） 產品標準問題。 目前無桿泵采油用非金屬敷纜連續管沒有行業標準， SY/T 6662.6—2014

規定的產品主要適用于油氣田的高壓注水和污水處理等， 井深不宜超過2 000 m， 并不適用無桿泵采油。 金屬基敷纜連續管也沒有適用的行業標準。

敷纜連續管電潛泵采油系統由敷纜連續管、接頭、 井下電潛泵、 傳感器、 地面控制設備和遠程通訊系統構成， 如圖2 所示。 敷纜連續管內壁敷設動力、 信號及加熱三種電纜， 分別為潛油電泵提供電源動力， 傳送壓力溫度傳感器數據， 加熱管內原油防止結蠟。 井下采集的數據經過分析處理， 用于井況檢測和實施控制， 為整個采油系統構建智能化控制體系， 實現采油井的實時集中控制和遠程監測。

在國內低產井電潛泵技術不斷完善的同時，敷纜連續管制造技術也得到了快速發展。 2010 年，國內設計開發了直徑40～55 mm、 公稱壓力2.5～16 MPa 的非金屬敷纜連續油管。 2014 年和2016年， 研制出了非黏接非金屬敷纜連續油管和黏結型非金屬敷纜連續油管

。 至今， 非金屬敷纜連續管采油技術在新疆油田、 長慶油田、 大慶油田進行了不少于200 口井的現場試驗

。

3.2 建 議

（2） 金屬基敷纜管的應用問題。 金屬基敷纜連續管具有較高的抗外壓能力和拉伸強度， 受溫度影響也小， 但目前產品開發和油田試用滯后，成本較高， 應用很少， 發展面臨諸多不確定因素。

她想要去撿起來，可是過往的車流疾馳而過，濺了她滿身的泥水。公交車已經絕塵而去，丸子的鞋子也被碾得不知去向。淋著雨的丸子，大哭起來。

（3） 應盡快制定非金屬敷纜連續管行業標準， 以指導生產和油田應用。

聲光可調-近紅外光譜法快速測定丹參藥材中隱丹參酮的含量 ……………………………………………… 蘇 婷等（8）：1044

（4） 連續管生產企業要結合油田需求， 開發敷纜管專用作業車和作業工具等相關設備，為油田用戶提供配套完整的敷纜連續管電潛泵采油設備。

（5） 連續管生產企業應自建或委托敷纜連續管作業隊伍， 為油田提供專業的作業服務和應急搶修服務。

4 結束語

我國油田對于建設智能化節能采油井場有著迫切的需求， 應加快推進敷纜連續管電潛泵采油技術的應用。 但國內敷纜連續管產品性能、 作業裝備、 服務水平等還不能完全滿足油田的需求， 因此， 要加快敷纜連續管新產品的研發和推廣， 不斷提升產品性能， 完善現場作業服務水平， 助力電潛泵采油技術的發展， 推動我國油田智能化建設。

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