憋压法判断潜油电泵正反转的应用研究

夏新跃，欧雪慧 （中石化西北油田分公司塔河采油二厂，新疆 轮台 841604）

塔河油田为非均质性极强的奥陶系缝洞型碳酸盐岩油藏，具有 “两超三高”（超深、超稠、高含胶质沥青质、高含硫化氢、高矿化度）的特点，由于油质稠，原油沿井筒上升过程中流动性逐渐变差[1－3]，为此，采用套管掺入稀油的降黏方式进行开采。随着油田超稠油区块动用程度加大，潜油电泵 （简称电泵）因其举升能力强、排量大的特点成为塔河油田机械采油的主要方式。

尽管电泵采油具有诸多优势，但在塔河油田生产中时有电泵反转案例发生，由于电泵井产量高，反转直接影响采油厂上产步伐。为此，有必要对潜油电泵正反转进行研究和分析。

1 存在问题

塔河油田油井超深，地层压力系统复杂，修井过程中易发生井口溢流，甚至井喷，为此，在组下电泵机组过程中要求在保障作业质量的情况下，尽量缩短施工时间，避免井口失控。由于标定机组相序较为复杂，井口未组下管柱，井控风险大，因此，在修井过程中未采用标定相序方法来确认电泵正反转。

由于电泵未标定相序，难以直接确认正反转，因此在生产时需要通过改变相序来对比油压变化，从而确认电泵的正反转，由于部分油井初期开井频率较低，井筒全为稀油 （塔河油田因稠油上返需要正注稀油处理井筒，因此，电泵管柱中未下单流阀；同时为避免稠油进入电泵中，新检泵井要求在完井时油管正注一容积稀油，套管注入一环空容积稀油），油压通常较低，观察油压变化不明显，难以准确判断电泵正反转。

塔河油田 “两超三高”的特点导致电泵运行井况复杂，部分油井电泵运行寿命不足1个月，因此，尽量减少电泵启停次数，降低对电泵的损害成为采油厂的重要管理措施，但为了对比油压变化，需要频繁停机倒相序来确认正反转，加速了保护器失效、电器绝缘下降的趋势，影响了电泵的正常运行。

2 理论依据

2.1 憋压压力变化分析

有关学者[4－7]在憋压时根据憋压过程中压力上升速度的变化规律将其过程分为4个阶段：

1）憋压第Ⅰ阶段 主要是油管内自由气体的压缩过程，表现为井口油压与憋压时间呈指数上升关系。

2）憋压第Ⅱ阶段 主要是油管内混合液体的压缩过程，表现为井口油压与憋压时间呈线性关系。

3）憋压第Ⅲ阶段 主要是泵排出口压力与液面恢复造成的吸入口压力同步增加，表现为井口油压与憋压时间呈现关井压力恢复的对数关系。

4）憋压第Ⅳ阶段 主要是憋压后停泵，因单流阀关闭无流体与外部介质进行交换，压力将保持在停泵前的水平上，表现为井口油压与憋压时间呈现水平直线关系。

塔河油田电泵管柱中未下单流阀，且采用套管掺稀生产方式，因此在憋压过程中不存在第Ⅳ阶段，由于憋压值在上升后短时间内便能趋向稳定值，因此，通常取该稳定值作为判断依据。

2.2 潜油电泵特性分析

理论公式表明，对于同一台潜油电泵，其排量、扬程、功率参数随转速变化而变化，其中排量与转速为一次方关系，扬程与转速为二次方关系，功率与转速为三次方关系[8－9]；由于电泵井的生产频率可决定转速，且与转速成正比关系，可得：

2.1 超声微泡造影剂携RPM对T24细胞增殖的影响 对照组、RPM组和超声微泡造影剂携RPM组3组细胞的生长能力分别为1.065±0.026、0.816±0.021和0.512±0.013，可见，经过RPM和超声微泡造影剂携RPM处理过后的T24细胞生长能力明显下降，其中超声微泡造影剂携RPM组与空白对照组、RPM组存在显著差异(P<0.05)。

式中，H折为电泵实际频率下的折算扬程，即总动压头，m；H理为电泵额定频率下的理论扬程，m；f实为电泵实际频率，Hz；f额为电泵额定频率，Hz。

电泵井的总动压头[10]：

式中，Hp为电泵井的泵挂深度，m；Po为电泵井实际生产频率下的油压折算压头，m；Ft为摩阻损失压头，m；P为泵吸入口压力折算压头，即沉没度，m。

电泵井动液面计算式：

式中，Hd为电泵井的动液面，m。

由式 （1）、式 （2）、式 （3）推导可得井口油压压头计算公式：

由于新检泵井井筒全为稀油，理论扬程损失小，因此，理论扬程选用电泵额定扬程，同时憋压稳定后，流体基本无流动，可不考虑磨阻损失，因此，忽略上述2项影响因素，式 （4）可简化为：

式中，H额为电泵额定扬程，m。

由式 （5）可求得电泵井憋压后的油压压头，为便于分析判断，折算为油压压力可得：

式中，P′o为电泵井实际生产频率下的油压折算压力，MPa。

由电泵理论特性曲线 （见图1）可知，扬程随排量增大而变小，当电泵憋压时，排量基本为0，实际举升扬程高于理论推荐举升扬程，由于憋压扬程高于额定扬程，因此，为保证计算准确，此时所选额定扬程应为憋压所对应的举升扬程。

虽然憋压扬程高于额定扬程，但两者差异不大 （见图2），为便于日常计算处理，将憋压扬程改定为泵的额定扬程。

图1 电泵理论特性曲线

图2 不同扬程不同频率下的折算扬程对比图

3 现场操作方法

①正反注稀油后，观察油套压是否落零，若落零，安排液面测试并现场读取液面数据；②在泵型、液面、开井频率已知的条件下，根据式 （6）折算最高憋压压力，并安装1.2倍量程压力表；③确认地面设备、流程正常后，按开井频率启泵；④缓慢关闭生产翼生产闸门，油压上升至某一值后基本稳定并记录该值，即电泵井实际生产频率下的最大油压；⑤缓慢打开生产翼生产闸门，打开生产翼油压表考克，恢复油井正常生产；⑥对比实际压力值与折算压力值，若实际压力值高于折算压力值80%，则说明是正转，否则为反转，调整相序，重复步骤④～⑤。

4 应用效果及分析

TH12147井为塔河油田的一口采油井，所下泵型为QYDB-120／3500，泵挂深度为3200m，开井前油管正注15m3稀油，环空注入125m3稀油，监测液面深度为1570m，以40Hz、3m3／h的掺稀量启泵。

根据憋压法将相应数据代入式 （6）可得最高折算压力值：

采用憋压法憋压5min，油压憋至6.8MPa趋于稳定，对比憋压实际值与折算压力值可判断为正转。

由憋压数据反推泵的憋压扬程有：

该井憋压下理论憋压扬程为3600m，与计算憋压扬程相差58m，误差率仅为1.6%。

5 认 识

（1）憋压法判断电泵正反转的操作方法简单，数据可靠，成功率高，可用于指导生产。

（2）憋压法判断电泵正反转可减少停机次数，通过憋压法最多停机1次即可判定正反转，而前期判断方式至少需要1次才可判定。

（3）塔河油田电泵井井况恶劣，减少电泵停机次数是生产管理的重要措施，因此，憋压法判断电泵正反转有利于降低停机次数，间接提高电泵运行寿命。

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