潛油電泵供液不足機(jī)理分析及對策

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。針對潛油電泵供液不足頻繁躺井的問題，研究分析了具體機(jī)理，并制定了治理對策，助推電泵效益開發(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% ）開發(fā)的重要舉升工藝，以僅占采油廠9%的開井?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)量主動的重要手段，然而近年來，部分電泵井措施后供液不足造成措施無效，甚至躺井的情況頻繁出現(xiàn)，已成為制約電泵效益開發(fā)的關(guān)鍵問題。

2 ?供液不足對潛油電泵生產(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)場情況印證分析，供液不足對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)場為保證產(chǎn)量，一般也會采用60方小電泵。當(dāng)供液不足時，電機(jī)本身效率降低，電機(jī)散熱無法及時帶走，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方時電機(jī)溫度將增加42℃，機(jī)組處溫度將超過120度。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時熱量無法及時散發(fā)，往往會導(dǎo)致電機(jī)因過熱而燒毀。

（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，離心泵泵殼及葉導(dǎo)輪附近的液體很容易出現(xiàn)過飽和狀態(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)會在這里出來沉積成垢。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，易在泵的殼體上結(jié)垢形成隔熱層，阻止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時熱量的散發(fā)，導(dǎo)致電機(jī)因過熱而燒毀。另外潛油電泵的葉輪也會結(jié)垢，并且結(jié)垢后增大流動摩擦阻力，大大降低泵的效率，使泵過早損壞，或造成泵上止推軸啟動運(yùn)轉(zhuǎn)時電機(jī)過載。如梁60-側(cè)斜48井60方電泵1900米，生產(chǎn)時液量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。長期供液不足，會造成頻繁啟停。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)時額定電流2-8倍的沖擊（監(jiān)測梁11-斜76井開機(jī)電流111A，比正常生產(chǎn)電流35A，高3.1倍），對電機(jī)、電纜絕緣造成很大傷害，同時對泵的機(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，沉沒度過低時，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大量增加。潛油電泵各級葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，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，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葉輪，排量在100方以下為全浮動葉輪，排量在100方以上的潛油電泵葉輪70%為浮動，在正常生產(chǎn)時，葉輪會受油井供液的狀況上下竄動。排量正常時，葉輪會處在懸浮狀態(tài);當(dāng)供液不足，排量過低，會導(dǎo)致葉輪與導(dǎo)殼互相磨損，含砂又會加劇磨損。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 治理對策

3.1 加強(qiáng)方案論證，優(yōu)選完井方案

針對地質(zhì)認(rèn)識不清層、新層，以抽油機(jī)井投產(chǎn)，便于靈活調(diào)整參數(shù)，同時探索應(yīng)用溫壓探邊試井測試技術(shù)，獲取儲層有效滲透率、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。對于潛力不清或能量無法長效保障，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，實(shí)現(xiàn)長效生產(chǎn)。

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

針對地層能量不明的井，應(yīng)用全壓緊電泵。該泵葉輪與泵軸為一體， 葉輪與軸之間不會相對滑動，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、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。該泵對地層供液認(rèn)識不清的井可適當(dāng)延長生產(chǎn)周期。

4、結(jié)論

（1）供液不足對潛油電泵生產(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)必須滿足能量長期合理供給。不能僅滿足目前能量狀況，更要考慮對應(yīng)水井的注水方向、注采井距、提配空間，特別是動態(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.