鄭剛 （中石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲透油藏開(kāi)發(fā)部，陜西 西安710018）

王尚衛(wèi)，姚洋 （中石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，陜西 西安7140018）

劉清云 （長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏以叢式大井組定向井開(kāi)發(fā)為主，復(fù)雜井眼軌跡油井不斷增多，常規(guī)有桿泵抽油系統(tǒng)桿管偏磨問(wèn)題日益突出，縮短了油井的免修期，進(jìn)一步增加了油井后期運(yùn)行成本［1］。同時(shí)由于單井產(chǎn)液量普遍偏低，導(dǎo)致泵效、機(jī)采系統(tǒng)效率低。為解決上述問(wèn)題，對(duì)井下直線電機(jī)無(wú)桿采油技術(shù)，并開(kāi)展了工況診斷等一系列采油配套技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得較好的實(shí)施效果，為后期生產(chǎn)管理提供了新的思路和技術(shù)保障。

圖1 直線電機(jī)無(wú)桿采油裝置系統(tǒng)構(gòu)成圖

1 系統(tǒng)技術(shù)原理及其組成

1．1 技術(shù)原理

井下直線電機(jī)無(wú)桿采油系統(tǒng)是由地面數(shù)控裝置通過(guò)動(dòng)力電纜給井下往復(fù)式直線電機(jī)供電后，電機(jī)定子線圈在脈動(dòng)交流電作用下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，周期性帶動(dòng)永磁動(dòng)子和泵柱塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到舉升抽油的目的［2］。

1．2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由地面數(shù)控裝置、井下磁力驅(qū)動(dòng)潛油泵、專(zhuān)用電纜等組成，其中井下磁力驅(qū)動(dòng)潛油泵包括直線電機(jī)、篩管和柱塞泵，柱塞泵位于直線電機(jī)之上，二者通過(guò)永磁動(dòng)子和推桿相連 （見(jiàn)圖1）。

2 配套技術(shù)研究

根據(jù)超低滲透油藏生產(chǎn)現(xiàn)狀，考慮井下直線電機(jī)無(wú)桿采油系統(tǒng)在生產(chǎn)、管理過(guò)程中與現(xiàn)有機(jī)采系統(tǒng)的差異性，結(jié)合長(zhǎng)慶油田數(shù)字化建設(shè)的需要，對(duì)采油配套技術(shù)做了相關(guān)研究，以方便現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理，確保系統(tǒng)平穩(wěn)高效運(yùn)行。

2．1 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及設(shè)備控制

配套開(kāi)發(fā)了控制柜嵌入式數(shù)據(jù)采集模塊及后端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸以及設(shè)備遠(yuǎn)程控制，提高了數(shù)字化程度，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。目前可實(shí)現(xiàn)的功能有：采集電泵電機(jī)及控制柜工作狀態(tài)信息 （上、下行電流、頻率、沖程、沖次、運(yùn)行狀態(tài)），電機(jī)工作狀態(tài)匯總分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行電機(jī)的遠(yuǎn)程控制及參數(shù)調(diào)整［3］。

2．2 清防蠟技術(shù)

在直線電機(jī)無(wú)桿采油系統(tǒng)中，因?yàn)闆](méi)有抽油桿管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于常規(guī)機(jī)采系統(tǒng)更容易結(jié)蠟。為此研發(fā)了三相低功耗加熱電纜技術(shù)，該技術(shù)采用三相銅芯電纜，配以絕緣材料與不銹鋼帶加工成圓柱型。下井時(shí)，加熱電纜置于油管中油井結(jié)蠟位置，通過(guò)地面控制系統(tǒng)供電給加熱電纜，按結(jié)蠟速度設(shè)定加熱時(shí)間，達(dá)到清蠟?zāi)康?。同時(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)加熱電纜的遠(yuǎn)程操作，進(jìn)一步減少人工工作量。

2．3 工況診斷

工況診斷是保障直線電機(jī)采油系統(tǒng)正常運(yùn)行的技術(shù)基礎(chǔ)，但目前還無(wú)成熟技術(shù)。通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)反饋的實(shí)時(shí)電流、電壓、壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析，與正?；蚶碚撉闆r下參數(shù)對(duì)比，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化，建立以電機(jī)、泵及管柱系統(tǒng)為基礎(chǔ)的各種典型故障圖版，以滿(mǎn)足對(duì)直線電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障判別的要求［4］。

圖2為井下直線電機(jī)無(wú)桿采油系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種典型故障圖版，可為生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行故障診斷提供依據(jù)。

圖2 典型故障圖版

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)

3．1 低滲透油藏試驗(yàn)

直線電機(jī)采油作為一種新型采油技術(shù)，近年來(lái)，先后在我國(guó)大慶、遼河、勝利、等油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用，其中大慶油田下井無(wú)故障最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間已達(dá)近900d。

長(zhǎng)慶油田自2007年起，先后在安塞、隴東地區(qū)等低滲透油藏進(jìn)行了27口井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，平均泵效由試驗(yàn)前的41%上升到65%，平均節(jié)電率22%；并針對(duì)試驗(yàn)初期出現(xiàn)的電機(jī)動(dòng)子磁環(huán)腐蝕、動(dòng)子桿彎曲，易造成電機(jī)故障的問(wèn)題，采取了更換材質(zhì)、改進(jìn)加工工藝等措施，提高了電機(jī)的可靠性，最長(zhǎng)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間達(dá)813d。

3．2 超低滲透油藏試驗(yàn)

鑒于低滲透油藏的良好應(yīng)用效果，將井下直線電機(jī)無(wú)桿采油及配套技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)慶超低滲透油藏的X153區(qū)塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，共試驗(yàn)6口井，試驗(yàn)井沖次0～10次／min無(wú)級(jí)調(diào)參，可實(shí)現(xiàn)油井最佳供排協(xié)調(diào)，試驗(yàn)井生產(chǎn)情況如表1所示。

表1 試驗(yàn)井生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)表

試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)期間平均泵效達(dá)74．6%，較鄰井 （泵效47．4%）提高了27．2個(gè)百分點(diǎn)。另外，無(wú)桿采油系統(tǒng)可有效解決管桿偏磨問(wèn)題，下井后至今已連續(xù)正常生產(chǎn)782d，未出現(xiàn)偏磨、漏失等故障，相鄰可對(duì)比井平均檢泵周期492d，井下直線電機(jī)無(wú)桿采油及配套技術(shù)的成功應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)油井最佳供排協(xié)調(diào)、節(jié)約日常維護(hù)成本的同時(shí)還提高了油田數(shù)字化管理水平。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）直線電機(jī)無(wú)桿采油系統(tǒng)可從根本上解決管桿偏磨問(wèn)題，可大幅降低維修作業(yè)成本，適用于用叢式大井組開(kāi)發(fā)油井。

2）該技術(shù)可根據(jù)地層出液情況隨時(shí)便捷調(diào)整工作參數(shù) （0．1～10次／min），排量可在0．1～10．9m3／d（使用濫28mm泵）之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)整，為精細(xì)調(diào)整供排關(guān)系、控制流壓，合理高效開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)。該技術(shù)的試驗(yàn)與應(yīng)用，對(duì)超低滲油藏探索新型采油方式，實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)，提供了新的技術(shù)思路。

3）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制、清防蠟等幾個(gè)方面采油配套研究，為油井?dāng)?shù)字化生產(chǎn)管理及直線電機(jī)采油系統(tǒng)平穩(wěn)高效運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

井下直線電機(jī)無(wú)桿采油及配套技術(shù)在長(zhǎng)慶超低滲透油藏開(kāi)采中的成功應(yīng)用僅僅是一個(gè)良好的開(kāi)端，下步還需在各復(fù)雜井眼軌跡、數(shù)字化系統(tǒng)之間的整合、降低單井成本等方面繼續(xù)進(jìn)行深入探討和研究。

［1］曹剛 ．人工舉升工藝新進(jìn)展 ［J］．國(guó)外油田工程，2003，19（8）：13～16．

［2］王善政 ．井下電潛式往復(fù)泵技術(shù)研究 ［D］．東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)，2009．

［3］黃曉，石歩乾，范喜群，等 ．潛油電泵油井井下工況診斷技術(shù)簡(jiǎn)介 ［J］．油氣井測(cè)試，2000，9（4）：59～61．

［4］曲海，魏秦文，梁政，等 ．直線電機(jī)抽油泵泵閥不同工況特點(diǎn)研究 ［J］．石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（3）：12～17．