稀油井大排量舉升技術研究與應用

張瑞

一、實施背景

某稀油區塊油藏歷經40年注水開發，水淹現象嚴重，注采比高，常規油井措施效果逐年變差。需要在區塊油層發育較厚、注采比較高區域實施提液增排，放大生產壓差，而現有抽油機-有桿泵舉升方式不能滿足排液需求，加上油井泵掛較深，平均泵掛在1800m左右，偏磨嚴重，急需要與之匹配的舉升配套技術，實現提液增排及防偏磨雙重目的。

二、技術原理

2.1潛油電泵工作原理

潛油電泵是井下工作的多級離心泵， 同油管一起下入井內， 地面電源通過變壓器、控制屏和動力電纜將電能輸送給井下潛油電機， 使潛油電機帶動多級離心泵旋轉， 將電能轉換成機械能， 把油井中的井液舉升到地面。

2.2潛油電泵舉升系統組成

潛油電泵舉升系統主要由三部分組成： 井下舉升部分， 地面控制部分和中間部分。

2.2.1井下舉升部分

井下舉升部分由多級離心泵、分離器、保護器、潛油電動機、井下傳感器幾個部分組成， 主要功能是將井筒內流體舉升至地面。其連接方式自上而下為多級離心泵、分離器、保護器， 潛油電動機、井下傳感器;軸采用花鍵聯結方式、外殼用法蘭聯接。

2.2.2地面控制部分

潛油電泵舉升系統的地面部分是由智能變頻控制柜、升壓變壓器、井下傳感器終端、專用井口等部分組成。智能變頻控制柜可手動或自動開關控制潛油電泵工作， 同時保護潛油電機， 避免短路和電機過載等電路故障對設備造成的損害。變頻升壓變壓器用以將電網電壓（380V） 增壓到井下電機工作所需要的計算電壓（考慮到電纜中的電壓降）。井下傳感器終端，用于接收井下傳感器反饋電信號，顯示井底壓力、溫度和液面實時變化情況。

2.2.3中間部分

潛油電泵舉升系統的中間部分由井下扁電纜和油管組成。井下扁電纜主要用于將電流從地面部分傳送給井下部分，用鋼帶將電纜固定在油管和潛油電泵機組上，扁電纜可減小機組外部投影尺寸，保證機組順利下入到設計位置。

2.3選井條件研究

（1）油層供液能力強，與周邊注水井對應關系良好。

該區塊地層能量充足、注采比高，是采用潛油電泵增排技術的客觀條件。為保證提液增排效果，應選取油層較厚、注水井對應關系較好油井實施電泵增排。

（2）套管完好，無套變。

該塊油井油層套管普遍為139.7mm，為保證潛油電泵機組及井下設備能夠順利下入，下井前采用專用通井規通井，確保套管完好，并設計刮管工序清理套管內壁，減小設備下井過程中井下電纜刮蹭損傷風險。

（3）全角變化率在許可范圍內。

潛油電泵電機、離心泵長16.8m，下部安裝溫度、壓力傳感器全長20m以上，要求井筒內全角變化率不大于3°/30m，以確保設備能夠完好通過。同時為延長潛油電泵機組工作壽命，在保證沉沒度的前提下盡量將電泵機組泵掛設計到全角變化率較小位置。

（4）地層流體氣液比

天然氣對潛油電泵機組的工作壽命影響較大，要求地層條件下井下泵吸入口氣液比不超過40%。該塊氣液比能夠滿足以上要求。

2.4潛油電泵舉升系統設備參數設計原理

2.4.1潛油電泵機組參數設計

潛油電泵機組設計包括分離器、保護器選擇及潛油電泵機組離心泵和潛油電機參數設計，要求和油井產能、地層供液能力、井筒內動液面深度及流體性質相匹配，同時考慮套管尺寸、殼體損壞壓力極限、軸強度、腐蝕、含砂、結垢以及氣體環境。

2.5技術優點

潛油電泵增排技術具有可選排量范圍大、揚程高、可變頻調速、設備占地空間小、方便日常管理、無偏磨影響等特點。

（1）潛油電泵排液量大、揚程高能夠適應該塊油井提液增排要求。

（2）潛油電泵采油屬于無桿泵舉升，能夠從根本上避免抽油機-有桿泵舉升系統常見的偏磨問題。能夠較好的應用于大斜度油井。

（3）潛油電泵系統配備有智能變頻控制柜，可通過變頻裝置調節電源頻率在一定范圍內調節電泵排量，適應油井產量變化。

（4）電泵機組下端安裝有壓力、溫度傳感器，通過電纜將測試信號傳遞到地面，反饋到井下傳感器終端。能夠隨時掌握井下機組工作環境，根據數據調節電泵排量，延長電泵機組使用壽命

（5）地面設備少、操作簡單，管理方便。與抽油機-有桿泵舉升系統相比，潛油電泵舉升系統地面設備較少，維護保養工作量較低，日常巡檢管理方便，

（6）免修期較長，油井生產時效相對比較高。

三、現場應用

2019年以來，在該塊共試驗實施潛油電泵5井次，工藝一次成功率100%。截至目前，累增液12.7×104t、累增油2708.3t。試驗效果見表

四、技術創新點

（1）通過設計合理的參數，確保潛油電泵在最佳排量范圍內運行，提高潛油電泵生產效率。

（2）控制柜新增有變頻器，電泵工作頻率可調節，能夠根據油井生產情況調節排量。

（3）應用壓力、溫度傳感器，能夠直觀反映井下泵的工作環境，防止抽空。

（4）應用新型離心泵具有更寬的、可靠的排量范圍，提高電泵在液量變低、泵掛深的油井的適應能力。并提高電機的耐溫等級，解決電機運行時的散熱問題。

五、結論

潛油電泵舉升系統具有排量大、揚程較高日常維護工作量小、管理方便等特點。能夠避免抽油機—有桿泵舉升系統常見的偏磨問題。該技術在供液充足、需要深抽提液區塊具有一定的推廣價值。