雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)技術(shù)在南海西部油田的應(yīng)用

于志剛，宋立志，何長(zhǎng)林，顏明 （中海石油 （中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

侯志新 （中海油能源發(fā)展股份有限公司，廣東 湛江524057）

雙電潛泵 （以下簡(jiǎn)稱 “雙電泵”）技術(shù)通過增加一套備用機(jī)組來延長(zhǎng)電泵井檢泵周期，從而減少修井作業(yè)動(dòng)用鉆井船的次數(shù)，降低油田開發(fā)、維護(hù)費(fèi)用，提高油井生產(chǎn)時(shí)率。為了有效開發(fā)海上邊際油田，將雙電泵技術(shù)與無人駐守井口簡(jiǎn)易平臺(tái)［1］相結(jié)合，形成海上無人簡(jiǎn)易平臺(tái)雙電泵技術(shù)，是海上邊際油田開發(fā)的有效手段。部分油井產(chǎn)量過低，不能保證潛油電機(jī)及時(shí)散熱，影響機(jī)組的運(yùn)行壽命。為解決該問題，通過優(yōu)化常規(guī)雙電泵管柱結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性地提出了雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)管柱設(shè)計(jì)方案，并在南海西部部分邊際油田中成功應(yīng)用，對(duì)于類似邊際油田的開發(fā)具有一定的參考意義。

1 單井雙電泵技術(shù)簡(jiǎn)介

雙電泵系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：①可以延長(zhǎng)電泵的運(yùn)行壽命，減少修井次數(shù)，減少修井費(fèi)用；②可以減少修井作業(yè)對(duì)儲(chǔ)層及環(huán)境的污染；③兩套機(jī)組可實(shí)現(xiàn)較寬的流量調(diào)節(jié)范圍，實(shí)現(xiàn)提液或減產(chǎn)的目的，滿足油藏生產(chǎn)要求；④兩套機(jī)組可實(shí)現(xiàn)較大的揚(yáng)程調(diào)節(jié)范圍，以滿足壓力衰減或含水率上升后電泵舉升揚(yáng)程的需求。根據(jù)管柱結(jié)構(gòu)，可以分為雙Y－Tool管柱和單Y－Tool管柱兩種方案［2～4］。

1．1 雙Y－Tool管柱

雙Y－Tool管柱結(jié)構(gòu)如圖1所示。上下電泵機(jī)組的出口端均安裝了單流閥，具有良好的反向密封作用。當(dāng)上電泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，下電泵機(jī)組上方的單流閥和下部旁通管上安裝堵頭的工作筒分別密封下電泵支路和旁通支路。當(dāng)下電泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，上電泵機(jī)組上方的單流閥和下部旁通管上安裝堵頭的工作筒分別密封上電泵支路和旁通支路。

圖1 雙Y接頭管柱

1．2 單Y－Tool管柱

單Y－Tool管柱結(jié)構(gòu)如圖2所示，只有上部Y－Tool，下電泵機(jī)組連接在旁通管上。同樣，上下電泵機(jī)組的出口端均安裝單流閥，具備良好的反向密封作用。與雙Y－Tool管柱結(jié)構(gòu)相比，單Y－Tool管柱簡(jiǎn)化了雙電泵管柱的安裝與下入。

2 雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)管柱優(yōu)化設(shè)計(jì)

2．1 管柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化

雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)技術(shù)是在常規(guī)雙電泵管柱基礎(chǔ)上進(jìn)行改造及優(yōu)化。通過雙 Y－Tool和單Y－Tool管柱結(jié)構(gòu)的對(duì)比，單Y－Tool方便雙電泵機(jī)組的安裝與管柱下入，可縮短作業(yè)時(shí)間，降低作業(yè)費(fèi)用。因此，設(shè)計(jì)雙電泵雙導(dǎo)流罩雙泵工況管柱如圖3所示，Y－Tool兩側(cè)加工凹槽，保護(hù)2條小扁電纜，使其在管柱下入過程中免受磨損。設(shè)計(jì)符合尺寸要求的導(dǎo)流罩，方便現(xiàn)場(chǎng)的安裝與管柱的下入。每套機(jī)組均安裝泵工況儀以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電泵機(jī)組運(yùn)行情況。

圖2 單Y接頭管柱

圖3 雙電泵雙導(dǎo)流罩雙泵工況管柱示意圖

2．2 雙導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)

對(duì)于產(chǎn)能過低的電潛泵井，潛油電機(jī)會(huì)由于液量過低、散熱不及時(shí)，導(dǎo)致運(yùn)行溫度過高，縮短運(yùn)行壽命甚至燒毀，增加修井頻率。邊際油田的部分油井也存在該問題，因此設(shè)計(jì)了雙導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)，如圖3所示，導(dǎo)流罩通過懸掛器掛在泵吸入口處，將電機(jī)罩在其內(nèi)部，通過縮小流動(dòng)通道來提高電機(jī)表面流體流速，降低電機(jī)運(yùn)行溫度。

根據(jù)美國(guó)石油工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) （API標(biāo)準(zhǔn)），電泵機(jī)組在油井內(nèi)運(yùn)行時(shí)，流經(jīng)電機(jī)表面的流體流速必須大于或等于0．3048m／s，這樣才能保證電機(jī)運(yùn)行時(shí)的散熱。電機(jī)表面流速可用下式計(jì)算［5］：

式中：v為流體流經(jīng)電機(jī)表面的流速，m／s；Q為電泵井產(chǎn) 量，m3／d；D為 導(dǎo) 流 罩 內(nèi) 徑，mm；d為 電 機(jī) 外徑，mm。

表1計(jì)算了某井在不同產(chǎn)量時(shí)有無導(dǎo)流罩情況下電機(jī)表面流速和電機(jī)溫度。由表中1可見，雙導(dǎo)流罩的設(shè)計(jì)可以很好地解決產(chǎn)量過低、電機(jī)無法及時(shí)散熱的問題。

表1 某井潛油電機(jī)表面流體流速與電機(jī)溫度計(jì)算結(jié)果

2．3 雙監(jiān)測(cè)裝置

上下電泵機(jī)組均安裝泵工況儀，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泵吸入口壓力、泵出口壓力、泵吸入口溫度、電機(jī)繞組溫度、電機(jī)振動(dòng)以及電流漏失等參數(shù)，及時(shí)了解電泵機(jī)組運(yùn)行情況，從而制定合理的工作制度，滿足油藏產(chǎn)量要求，保證電泵機(jī)組的高效合理運(yùn)行。

2．4 非API標(biāo)準(zhǔn)工具設(shè)計(jì)

根據(jù)海上油井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)管柱設(shè)計(jì)中應(yīng)用了很多非API標(biāo)準(zhǔn)工具，其中包括導(dǎo)流罩懸掛接頭和導(dǎo)流罩本體、電機(jī)導(dǎo)架等，如圖4和圖5所示。

圖4 導(dǎo)流罩懸掛接頭和導(dǎo)流罩本體

圖5 電機(jī)導(dǎo)架

電機(jī)導(dǎo)架安裝于電機(jī)底部，使電機(jī)在導(dǎo)流罩中處于中間位置，防止電機(jī)局部過熱及小扁電纜的損傷。

3 施工要點(diǎn)與雙電泵工作制度分析

3．1 施工要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

雙電泵雙導(dǎo)流罩雙泵工況管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度較大，在施工過程中需注意以下幾個(gè)問題：

1）確保每套電泵機(jī)組上方的單流閥質(zhì)量，保證其密封性良好，保證上下機(jī)組生產(chǎn)時(shí)的通道單獨(dú)工作，防止漏失。

2）上電泵機(jī)組與旁通管用電泵手銬固定，旁通管選擇薄壁油管與導(dǎo)流罩組合應(yīng)用，盡量減小投影尺寸。

3）Y接頭兩側(cè)加工凹槽，固定2條小扁電纜，使其在管柱下入過程中免受磨損。

4）雙電纜必須同步下入，并做好上、下電泵電纜標(biāo)記，打好電纜綁帶和雙電纜保護(hù)卡，按規(guī)范及時(shí)監(jiān)測(cè)雙電纜的絕緣、三相直流電阻和泵工況儀信號(hào)。

5）嚴(yán)格控制下放速度，以避免在狗腿度較大的井段對(duì)機(jī)組造成沖擊，確保機(jī)組平穩(wěn)、順利下入到位。

3．2 雙電泵工作制度

1）開井啟泵使用變頻器，降低電流對(duì)井下機(jī)組的沖擊；初次啟動(dòng)雙泵井，先運(yùn)行備用機(jī)組，備用機(jī)組測(cè)試完成后關(guān)停，再啟動(dòng)主行機(jī)組。

2）每次停機(jī)后進(jìn)行常規(guī)的電氣檢測(cè)，包括三相直流電阻、對(duì)地絕緣、泵工況儀參數(shù)等。上、下電泵無論是否運(yùn)行都要檢測(cè)并與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比。

3）每間隔一月檢測(cè)備用電泵機(jī)組電氣參數(shù)是否正常，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

4）對(duì)于為適應(yīng)油藏變化而設(shè)計(jì)的雙泵規(guī)格不相同的油井，在非油藏變化的情況下，不得人為關(guān)停在運(yùn)行機(jī)組。

5）對(duì)于為提高檢泵周期而設(shè)計(jì)的雙泵規(guī)格相同的油井，在井況無結(jié)垢時(shí)，不得啟用備用機(jī)組。在井況有結(jié)垢或井況不明時(shí)，建議每半年換泵生產(chǎn)。調(diào)換時(shí)機(jī)應(yīng)選擇在運(yùn)行機(jī)組因故關(guān)停時(shí)，不得人為關(guān)停在運(yùn)行機(jī)組。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)技術(shù)已在南海西部多個(gè)邊際油田成功應(yīng)用。2010年3月，首套雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在 WZ6－8油田A3H1井完井作業(yè)成功，在日產(chǎn)液僅10～20m3的條件下，至今已連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行超過1300d，按低產(chǎn)井平均檢泵周期500d計(jì)算，已減少2．5次的檢泵次數(shù)。WZ6－8油田井口平臺(tái)未配置修井機(jī)，檢泵修井作業(yè)需動(dòng)員鉆井船來完成，因此減少修井作業(yè)次數(shù)有效地減少了開發(fā)周期內(nèi)的修井作業(yè)費(fèi)用，大大降低了修井對(duì)環(huán)境造成污染的風(fēng)險(xiǎn)。

WZ11－4N油田于2010年11月底投產(chǎn)，同樣是為無修井機(jī)的井口簡(jiǎn)易平臺(tái)，采用雙電泵管柱結(jié)構(gòu)，但部分油井由于單井產(chǎn)量低，電機(jī)運(yùn)行溫度過高，一直間歇保護(hù)生產(chǎn)。2012年7月借鉆井船打調(diào)整井機(jī)會(huì)，更換為雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)管柱后，一直連續(xù)高效生產(chǎn)至今，增強(qiáng)了電泵生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提高了油井的生產(chǎn)時(shí)率。

5 結(jié)論

1）通過對(duì)常規(guī)雙電泵管柱進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)研發(fā)非API配套工具，形成了雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)技術(shù)，滿足邊際油田低產(chǎn)井的開發(fā)需要。

2）雙導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)提高了環(huán)空流體流速，有效解決了低產(chǎn)井電泵機(jī)組散熱不及時(shí)、運(yùn)行溫度過高問題，延長(zhǎng)了電機(jī)壽命。

3）實(shí)際應(yīng)用表明，采用雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測(cè)技術(shù)延長(zhǎng)了檢泵周期，節(jié)約了作業(yè)費(fèi)用，提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了修井作業(yè)對(duì)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

本文屬北京礦冶研究總院重大基金項(xiàng)目 （YJZ－2012－0401）產(chǎn)出論文。

［1］方華燦 ．我國(guó)海上邊際油田采油平臺(tái)選型淺談 ［J］．石油礦場(chǎng)機(jī)械，2005，34（1）：24～26．

［2］唐明軍，朱學(xué)海，紀(jì)樹立，等 ．BZ34－3／5小邊際油田的開發(fā)模式和電潛泵采油技術(shù)的應(yīng)用 ［J］．海洋石油，2008，28（2）：82～87．

［3］朱學(xué)海，紀(jì)樹立，潘貴榮，等 ．雙電潛泵系統(tǒng)的研究及在渤海油田的應(yīng)用 ［J］．石油機(jī)械，2007，35（10）：60～63．

［4］陳勝宏，范白濤，邵明仁，等 ．海上無人簡(jiǎn)易平臺(tái)雙電潛泵完井技術(shù) ［J］．中國(guó)海上油氣，2009，21（5）：335～337．

［5］梅思杰，邵永實(shí)，劉軍，等 ．潛油電泵技術(shù) （下）［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2004．