电动潜油柱塞泵举升工艺超负荷停井原因

2016-05-31 08:09王竺王瑛曹鼎洪刘洪军侯志欣大庆油田有限责任公司第七采油厂

石油石化节能 2016年1期

王竺　王瑛　曹鼎洪　刘洪军　侯志欣（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

电动潜油柱塞泵举升工艺超负荷停井原因

王竺王瑛曹鼎洪刘洪军侯志欣（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

摘要：电动潜油柱塞泵举升工艺作为机采井的一种新型节能举升工艺，经过10多年的研究与试验，使工艺结构日趋成熟，但部分试验井频繁出现超负荷停井问题。结合葡萄花油田现场试验数据，采用统计分析方法，得出电动潜油柱塞泵的直线电动机设计安全系数，即当实际泵深与直线电动机理论扬程之比小于或等于40%时，可以满足工艺运行需求，保证油井运行时率，为电动潜油柱塞泵举升工艺的进一步推广提供借鉴。

关键词：电动潜油柱塞泵；举升工艺；超负荷；停井

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1　提出问题

电动潜油柱塞泵举升工艺属于无杆泵采油技术（图1），主要由井下和地面2部分构成，井下部分包括直线电动机、往复式抽油泵和动力电缆；地面部分包括井口和控制柜。该工艺是将直线电动机和往复式抽油泵整合为一体下入井底，由直线电动机直接驱动往复式抽油泵内的柱塞做上下往复运动，实现抽油目的。该工艺具有地面设备简单，系统运行能耗低等优点，具有较好的推广应用前景。

图1　工艺结构图

大庆葡萄花油田于2004年开始进行电动潜油柱塞泵举升工艺的研发与试验，经过多年的研制试验，使工艺结构日趋成熟，但电动潜油柱塞泵举升工艺仍处于试验改进阶段，在进行选井和设计时，由于区块原油物性、单井井况变化等因素，导致部分试验井频繁出现超负荷停井问题，对原油生产造成一定的影响，统计现场试验的36口井，2013—2015年共发生超负荷停井30井次（表1），主要集中在太南区块，占超负荷停井的80%。

表1　不同区块试验井及超负荷停井情况统计

2　原因分析

超负荷停井是电动潜油柱塞泵举升工艺的一种自动保护功能。当直线电动机运行电流超过保护电流设定范围时，系统将自动停井以保护设备安全。一般情况下，结蜡或出砂等问题是引起井下负载突变的主要原因。

1）油井结蜡。试验井分布在葡萄花油田所辖太南、葡南等4个区块。从各区块原油物性（表2）看出，太南和台肇区块的原油密度、黏度等指标略高于其它区块易发生结蜡现象；因此，在举升原油过程中，直线电动机需要克服的液体摩擦阻力略大。

2）泵深与扬程比值关系，从生产情况看（表3），36口井平均单井日产液4.5 t，日产油1.3 t，综合含水44.8%，泵深1136 m。根据单井产量级别及泵深的不同，试验井分别设计了14级和9级2种型号的直线电动机，以及ϕ 28 mm、ϕ 32 mm、ϕ 38 mm 和ϕ 44 mm共4种型号的往复式抽油泵。

表2　不同区块原油物性

表3　不同区块试验井生产情况统计

根据泵径不同9级直线电动机的理论扬程分别为3 890.91 m和2 789.11 m；14级直线电动机的理论扬程分别为3 824.33 m、2 474.66 m和1 638.41 m，见表4。

表4　直线电动机参数

按照不同泵深与理论扬程之比，统计36口超负荷停井情况：采用9级直线电动机的试验井，泵深与理论扬程之比均低于40%，未出现过超负荷停井问题；采用14级直线电动机的试验井（表5），当泵深与理论扬程之比小于40%时，未出现过超负荷停井问题，而当泵深与理论扬程之比大于40%时，超负荷停井问题较为严重。由此可见，试验井的泵深与理论扬程之比大于40%时，导致直线电动机举升力不足，是引起超负荷停井的主要原因。

因此，在应用电动潜油柱塞泵举升工艺时，直线电动机的选择在考虑区块原油物性、单井产液量的同时，需考虑一定的安全系数，即油井的实际泵深与直线电动机的理论扬程之比应小于或等于40%，这样才能保证油井的稳定运行。