优化电动潜油螺杆泵举升工艺提高采收率的探索与实践

郭问轩 宫艳红 刘海霞 刘雪光 赵帅 郑艳红 刘永保 张桐 张健

（中国石油大港油田公司第三采油厂）

在油田开发过程中由于地处偏远、井点分散等原因，部分油井不能与其他油井形成集采井网，常采取单井产出液进高架罐暂存，再定时使用油罐车输送到集输联合站的方法进行原油采集和输送[1]，在大港油田南部油区此类油井共有76 口。其中由于原油物性差，伴热系统设置难度大，导致15 口油井高载荷生产，最大载荷可达110 kN 以上，交变载荷突破60 kN，平均检泵周期不足300 d。另有9口油井因油稠黏度大，抽油杆柱下行困难，无法实现冷采生产，提高偏远稠油井生产时率、降低生产能耗已成为解决稠油难采井效益开发的关键问题，经过综合比选，优化了电动潜油螺杆泵采油技术[2]。

1 关键技术分析

1.1 工作原理

电动潜油螺杆泵采油系统是将电动机(带电缆)、保护器、减速装置、柔性联轴器、进液口、螺杆泵及油管等部件有序连接下入油井；地面电源通过变压器、控制柜、接线盒和电缆与电动机相连；当电源接通后，电动机启动并通过减速装置和柔性联轴器降速驱动螺杆泵转动，将井下液体举升到地面[3]。

1.2 适应范围

举升能力小于或等于2 600 m；日液量（理论排量）2～96 m3；黏度及凝固点适用于稠油[4]，目前最高适用于80 ℃，黏度小于2 436 mPa·s，温度为50 ℃时，黏度小于8 308 mPa·s，凝固点小于40 ℃的稠油；适应于大斜度井、水平井、含砂油井[5]；泵挂处全角变化率小于或等于5°/30 m。

通过分析，认为电动潜油螺杆泵因其地面装置简单、输送介质范围广、效率高[6]，举升工艺可以解决稠油难采问题，能实现油井节能降耗、提液增油、延长生产周期的目的，对提高油井原油采收率有较好效果。

2 现场试验

根据油井的原油物性及交变载荷，优先选择应用电动潜油螺杆泵井11 口。平均泵挂1 841 m，平均单井日产液7.1 t，日产油2.63 t，实现平均生产周期426 d。应用后，油井出现腐蚀、材质不适应、参数选择不当等原因造成的短周期生产。为此，为使油井管柱与电动潜油螺杆泵工艺相匹配，针对油井出现问题，制定了三项改进方案并进行实施。

2.1 优化井下设备

应用初期，由于井区均为酸化后投产，井液初期具有腐蚀性，导致油管腐蚀漏失问题严重，其中家H 井电流由7.9 A 下降至5.9 A，经泵车试压后压力不起，初步判断油管腐蚀漏失，经上修作业检查为第107 根油管壁腐蚀穿孔。

为避免井液腐蚀油管问题再次出现，优选7 口油井应用内衬油管技术，优化井下设备统计见表1。以减少井液与油管内壁接触面积，减缓腐蚀速率[7]。

表1 优化井下设备统计Tab.1 Statistics of optimized downhole equipment

应用内衬油管7 井次，在长达600 余天的生产跟踪中，生产稳定，未出现油管漏失躺井的生产故障。

2.2 改进机组材质

将普通机组、不锈钢机组升级为防腐镀锌机组。官A 井采用6E2600 型泵，该井在生产165 d 后出现躺井，经上修作业检查，认定躺井原因为保护器腐蚀穿孔烧，故将其使用的普通机组升级为防腐镀锌机组[8]见图1。通过对3 口油井应用防腐机组，周期由165 d 延长至405 d，有效延长了机组使用周期。

图1 更换防腐镀锌机组Fig.1 Replacement of anti-corrosion galvanizing unit

联轴器热处理工艺升级。家D 井采用13E2600型泵，生产周期为295 d，该井在更换电动潜油螺杆泵生产132 d 后躺井，正常生产时电流15.7 A，故障时电流2.5 A，经井口正试压合格，对电动机调正反转后，电流不变，经上修作业检查，认定躺井原因为联轴器断。官A 井同样因为联轴器断造成上修作业。对以上2 口井的泵轴工艺进行热处理升级，通过提高联轴器的刚度来延长油井生产周期。

通过对5 口井的井下设备进行优化见表2，平均周期由210 d 延长至600 余天。

表2 优化井下设备统计Tab.2 Statistics of optimized downhole equipment

2.3 优化泵运行参数

1）合理匹配泵型与油井产液能力。自B 井原先采用13E2600 型泵生产，泵挂1 900 m，转速60 r/min，日产液量6.7 t，日产油3 t，含水率55%，因严重供液不足，每天需倒掺水2.5 m3以稳定泵入口压力；结合检电作业对泵采取降级措施，改用6E2600 型泵生产，泵挂保持1 900 m 不变，转速110 r/min，日产液量降到4.3 t，日产油保持在3 t不变，含水率降到29%，油层测试动液面为1 600 m，目前该井已取消倒掺水措施，生产运行平稳。

2）优化油井护理措施。家F 井采用6E2600 型泵生产，泵挂2 000 m，转速100 r/min，日产液量4.3 t，日产油1.8 t，含水率58%，该井原油凝固点为39 ℃，由于原油凝固点高，上部油管易堵塞，造成电流上升，导致机组过载停机。对该井护理措施进行调整，制定每25 d 一次的电泵液洗井周期。以达到解除上部油管堵塞、降电流、防止过载停机的效果。

3 试验效果

3.1 电动潜油螺杆泵检泵周期延长

通过以上工作，电动潜油螺杆泵的年躺井数情况见表3，由7 口降至3 口，节约作业费35.6 万元。电动潜油螺杆泵井的平均生产周期由300 d 延长至426 d，其中家A 井已正常生产1 289 d，成为大港油田生产周期最长的电动潜油螺杆泵井，对稠油冷采技术的推广提供了借鉴意义。

表3 电动潜油螺杆泵躺井情况Tab.3 Lying well situation of electric submersible screw pump

3.2 稠油油藏有效动用实现增产增油

自应用电动潜油螺杆泵设备以来，长停井恢复1 口，难采抽油机转电动潜油螺杆泵2 口（自B井、家G 井），累计增油2 100 t，实现稠油油藏动用效果明显[9]，电动潜油螺杆泵技术增油情况统计见表4。

表4 电动潜油螺杆泵技术增油情况统计Tab.4 Statistical of oil increase of electric submersible screw pump technology

3.3 调整采油方式实现节能降耗

通过对高能耗抽油机转电动潜油螺杆泵采油2井次，累计节电110×104kWh，节约电费88.4 万元，电动潜油螺杆泵技术节电情况见表5，通过对稠油油井节能分析，初步见到高效益、低能耗的效果[10]。

表5 电动潜油螺杆泵技术节电情况Tab.5 Power saving situation of electric submersible screw pump technology

4 结论

1）电动潜油螺杆泵更适用于稠油、斜井等油藏，因其地面装置简单、输送介质范围广、效率高，可以解决稠油难采问题，能实现油井节能降耗、延长生产周期、提高采收率的目的。电动潜油螺杆泵技术如果应用于高凝油井浅层油管会有冻堵风险，需定期进行电泵液洗井护理。

2）井液腐蚀问题会影响电动潜油螺杆泵井生产效果，使油管腐蚀穿孔，造成产量下降，改用防腐内衬管生产或在油管中加入缓蚀药剂等措施可有效解决。电动潜油螺杆泵经济转速宜控制在80～120 r/min，日耗电量在70～130 kWh。

3）优化机组材质能延长电动潜油螺杆泵使用寿命，通过在机组外表加装镀锌涂层、对联轴器等关键部件采用热处理升级等措施延长机组使用寿命，可实现延长生产周期近400 d。

4）合理匹配设备参数做到泵井相适，要根据油井产液能力合理选择相应泵型，避免泵型过大造成油井产液能力不足情况出现。油井日产液量3～8 m3，宜选择6E2600 泵型；油井日产液量8～20 m3，宜选择13E2600 泵型。合理优化护理措施，确保井液温度、黏度保持在合理参数范围内，确保电动潜油螺杆泵生产正常。