电潜泵井憋压法计算动液面技术及其应用

杜林辉 丁 磊 田 景 李安国 陈福湾

（中国石油化工股份有限公司西北油田分公司塔河采油二厂，新疆轮台 841604）

1 电潜泵井液面测试现状

1.1 动液面监测现状

塔河油田采油二厂现有76口电泵井，进行过动液面监测的井仅26口，未监测井达50口。在26口监测过动液面井中，监测后有动液面数据的井有7口，占监测井数的27%，未监测出动液面数据的井达19口，占监测井数的73%。总体上塔河油田采油二厂电泵井动液面监测覆盖率仅27%，监测有效率更低于10%。

导致电泵井动液面监测覆盖率及有效率低的原因主要有以下两个。

一是电泵井动液面监测存在过载停机及躺井风险，导致电泵井动液面监测覆盖率低。电泵井未监测动液面主要原因：（1）因油稠、产量高，电泵正常生产运行电流较高，停掺稀测动液面存在过载停机风险；（2）因注水、间开或长时间生产导致电泵井无绝缘或绝缘值过低，停掺稀测动液面存在较大的躺井风险。

二是大量电泵井动液面监测不出，导致监测有效率低。主要原因：（1）因油稠掺稀降黏生产，油套环空存在较长的泡沫段，对声波能量有较大吸收，导致液面监测不出；（2）套压为负压的井的油套环空介质声波传播能力较弱，造成液面测试不出［1］。

1.2 监测存在的问题

（1）电泵井动液面监测费用高。以塔河油田采油二厂现有76口电泵井、单井次液面监测400元、每月监测一次动液面计算，全年动液面监测费用达364800元。

（2）电泵井动液面监测风险大。动液面监测需停掺稀，电泵井停掺稀后存在电流升高、过载甚至躺井风险，需加大掺稀量，严重浪费稀油、影响产量，提高了采油成本。

（3）电泵井动液面监测覆盖率、有效率低。受塔河油田油稠掺稀生产特殊采油工艺限制，动液面监测覆盖率低，仅达27%，监测有效率低于10%。

电泵井动液面数据少，无法为电泵井的工况诊断、合理工作制度的调整及下步工艺措施提供有力依据，严重制约油田的开发生产。

2 电泵井憋压计算动液面方法及其应用

2.1 憋压计算动液面方法

理论公式表明，对于同一台泵，其排量、扬程、功率参数随转速变化而变化，排量与转速是一次方关系，扬程与转速是平方关系，功率与转速是三次方关系［2］。而转速由电泵井的生产频率决定，且与转速成正比关系，可得

电泵井的总动压头［3］

电泵井动液面计算式

由式（1）、（2）、（3）推导可得

P0可通过电泵井现场憋压方法求得，再忽略摩阻损失可得

由式（5）即可求得电泵井的动液面［4］。

2.2 憋压计算动液面与测试结果对比

一般地，实际生产中用监测动液面代表油井真实动液面，而用式（5）计算动液面未考虑油管液体密度、黏度、摩擦阻力损失及气体影响，因此，引入a、b两个系数，用监测动液面数据y=ax+b来校正计算动液面［5］。

对现场憋压法计算动液面与监测动液面数据拟合（图1），得出，y=1.0073x−28.2468，R2=0.9954；式中，a=1.0073，b=28.2468，其中a、b代表油管液体密度、黏度、摩擦阻力损失及气体对计算动液面的综合影响。

图1 计算动液面与监测动液面拟合关系

通过对41个计算动液面与16个监测动液面数据进行分析，发现：

（1）同一口井憋压时，随着频率的提升，计算动液面数据逐渐增大。分析认为，受频率增加、泵排量加大，油管中液体流速加快，摩阻损失加大导致［6］。

（2）计算动液面与监测动液面数据误差范围在±100 m内，68.3%分布在±50 m范围内，因此，生产中电泵井完全可以用憋压法计算动液面代替监测动液面，用于指导生产。

2.3 憋压法计算液面在生产中的应用

2.3.1 根据憋压法计算动液面、结合地质情况上调频率提液 通过憋压法计算动液面，对前期低压测试未能监测出动液面、有一定供液能力、且地质情况允许的井进行上调频率提液措施，累计实验5井次，日增油能力达29.8 t（表1）。

表1 憋压法计算动液面应用效果统计

2.3.2 计算动液面与监测动液面结合，诊断电泵井工况 现场生产中，通过憋压法计算出油井动液面，再结合低压测试监测动液面数据，参考油井生产频率、电压、电流等数据，对电泵井工况进行诊断，并对可能出现的问题进行提前预警，指导后期的生产及异常处理。

TH10334井为QYDB-120/3500电泵井，2008年11月19日入井，泵挂深度3503.06 m，连续生产528 d至2010年4月30日，因环境温度过高停机，清灰处理期间低压测试监测动液面数据1950 m，启泵后47 Hz生产最高憋压至4.5 MPa（按监测动液面数据理论，憋压可憋至11.0 MPa），计算动液面为2531 m，在结合该井高频（47 Hz）、低电流（23 A）运行特征，判断该井泵轴、叶轮可能磨损严重，存在断轴风险。2010年5月11日，该井欠载停机，现场启泵后上调频率电流下降，结合前期预警判断为轴断，直接上修检泵，省去了异常处理时间，节约了稀油用量。

3 结论

（1）生产中，电泵井完全可以用憋压法计算动液面代替监测动液面，操作简便，数据较可靠，用于指导生产。

（2）电泵井憋压法可以降低电泵井躺井风险、节约测试费用，同时提高动液面测试覆盖率、有效率（可达100%），能更好地指导油井后期开发生产。

（3）应用憋压法计算动液面数据，结合油井地质情况及生产参数，进行提液措施及工况诊断，可以取得较好的效果。

符号说明：

Ft为油管摩阻损失压头，m；H为电泵井实际生产频率下的扬程，即总动压头，m；HP为电泵井的泵挂深度，m；H'为电泵井的额定扬程，m；Hd为电泵井动液面，m；n为电泵井的实际生产频率，Hz；n'为电泵井的额定频率，Hz；P0为电泵井实际生产频率下的最大油压折算压头，m；P为泵吸入口压力（即沉没度）折算压头，m。

［1］ 采油测试计量手册编写组.采油测试计量手册［M］.北京：石油工业出版社，1984.

［2］ 李颖川.采油工程［M］.北京：石油工业出版社，2002.

［3］ 张琪.采油工艺原理与设计［M］.山东东营：石油大学出版社，2000.

［4］ 邵永实，师世刚，刘军.潜油电泵技术服务手册［M］.北京：石油工业出版社，2004.

［5］ 国家发展和改革委员会. SY/T 6599—2004潜油电泵离心泵实验推荐做法［S］.

［6］ 鄢艳.变频驱动装置对电潜泵效率的影响［J］.国外石油机械，1996，7（3）：36-40.