SAGD高溫潛油電泵采油技術(shù)的升級與完善

趙長亮

摘 要：針對SSAGD井在泵的下深、最大排量、檢泵周期等方面依然存在一定技術(shù)局限性，開展SAGD高溫潛油電泵采油技術(shù)的升級與完善，對提高SAGD井開發(fā)效果具有一定的關(guān)鍵意義。現(xiàn)場試驗(yàn)表明，高溫潛油電泵有效解決SAGD有桿泵抽油系統(tǒng)中下泵深度、斜度和最大日產(chǎn)量受限的瓶頸性問題。

關(guān)鍵詞：SAGD；高溫；潛油電泵；大排量

目前SAGD井主要以有桿泵舉升為主，主要采用20型重載長沖程抽油機(jī)，配套Φ120—160mm抽油泵和連續(xù)抽油桿，進(jìn)行有桿泵方式實(shí)現(xiàn)舉升，基本能夠滿足生產(chǎn)需要，但受有桿泵系統(tǒng)固有的特性影響，SAGD井在泵的下深、最大排量、檢泵周期等方面依然存在一定技術(shù)局限性，因此開展SAGD高溫潛油電泵采油技術(shù)的升級與完善對提高SAGD井開發(fā)效果具有一定的關(guān)鍵意義?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明，高溫潛油電泵對比有桿泵在SAGD舉升方面具有明顯技術(shù)優(yōu)勢，電泵采油工藝無桿柱機(jī)械傳動(dòng)，排量范圍大、揚(yáng)程高，可以有效解決SAGD有桿泵抽油系統(tǒng)中下泵深度、斜度和最大日產(chǎn)量受限的瓶頸性問題。

1高溫潛油電泵采油技術(shù)

1.1系統(tǒng)組成

SAGD高溫潛油電泵系統(tǒng)主要分為井下、地面兩大部分，包括高溫電泵機(jī)組、管柱配套工具、電泵熱采井口、地面控制系統(tǒng)，其核心是井下機(jī)組。

1.1.1高溫電機(jī)

高溫電機(jī)是電潛泵系統(tǒng)的動(dòng)力部分，它把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)多級離心泵旋轉(zhuǎn)，把油井中的井液舉升到地面。同時(shí)電機(jī)也是整個(gè)系統(tǒng)中溫度最高的部分，電機(jī)的耐溫等級、電磁性能和可靠性決定了電潛泵系統(tǒng)的運(yùn)行性能和機(jī)械可靠性，因此研制相適應(yīng)的高溫電機(jī)尤為重要。

1.1.2高溫電機(jī)保護(hù)器

高溫電機(jī)是高溫電潛泵的關(guān)鍵部件之一。因?yàn)楣ぷ髟诰?，必須禁止井液進(jìn)入高溫電機(jī)。高溫潛油電泵保護(hù)器的功能主要是使電機(jī)腔體內(nèi)外壓力平衡，隔離井液與電機(jī)油，避免井液進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。另外，還承擔(dān)泵軸的重量和泵輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，這些力是通過軸端接觸傳遞到保護(hù)器中平面軸承上的。低溫電潛泵保護(hù)器通常使用沉淀式保護(hù)器和膠囊式保護(hù)器。但是高溫井多為水平井或斜井，井溫高達(dá)200℃以上。沉淀式保護(hù)器不適用于水平放置或傾斜放置，而膠囊式保護(hù)器的彈性囊沒有足夠的抗拉強(qiáng)度和耐溫性，因此這兩種保護(hù)器都不適用于高溫井。高溫潛油電泵保護(hù)器核心部件是金屬囊，其材料為具有良好的抗腐蝕性能和耐高溫性能的不銹鋼囊。保護(hù)器由多個(gè)金屬囊級聯(lián)而成。

1.1.3高溫多級離心泵

潛油泵是一種多級離心泵，它在使用時(shí)應(yīng)完全浸沒在被抽汲的液體中，使泵內(nèi)首先充滿液體。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)后，潛油電機(jī)帶動(dòng)潛油泵軸及軸上葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪的葉片驅(qū)使葉輪流道內(nèi)的液體轉(zhuǎn)動(dòng)，這部分轉(zhuǎn)動(dòng)的液體依靠慣性在葉輪葉片的作用下向葉輪外緣流去。由于液體流動(dòng)的連續(xù)性，這部分向葉輪外緣流去的液體對葉輪吸入口處的液體產(chǎn)生一種吸力，使葉輪吸入口處的液體流向葉輪外緣的液體所占有的空間。流出葉輪的液體直接進(jìn)入導(dǎo)殼的壓出室，壓出室把這部分液體收集起來，適當(dāng)降低液體的流速，將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能后，再將這部分液體引入導(dǎo)殼的吸入室，供下級葉輪抽汲。這樣液體逐級流過泵內(nèi)所有葉輪、導(dǎo)殼，每流過一級葉輪、導(dǎo)殼，其壓能就提高一次。經(jīng)逐級壓能疊加后，在潛油泵的出口處就獲得一定的能量增值，即產(chǎn)生一定的揚(yáng)程，從而達(dá)到抽送液體的目的。

傳統(tǒng)導(dǎo)殼和葉輪之間減磨墊材料已不能滿足高溫要求，本電泵采用改性聚醚醚酮材料制作而成，有極好的耐磨、耐溫和摩擦系數(shù)小的特點(diǎn)。

1.2技術(shù)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)完善改進(jìn)煩人潛油電泵機(jī)組，在不改變電機(jī)長度的情況下，電機(jī)功率由56KW提升至100KW，效率得到進(jìn)一步提升。電泵排量由250m3/d提升至500m3/d，實(shí)現(xiàn)了排量的增加，高溫潛油電泵形成系列化技術(shù)。（2）研制煩人新型電纜穿越器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電纜直接從穿越器引出井口，減少一個(gè)井下電纜連接點(diǎn)，使電纜穿越更加可靠，降低了后續(xù)生產(chǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，并且縮短作業(yè)施工時(shí)間，降低了成本。（3）設(shè)計(jì)采用“差壓自補(bǔ)償密封技術(shù)”實(shí)現(xiàn)電纜間的高溫密封，彌補(bǔ)溫度變化在電纜上引起的殘留環(huán)形溝痕，提高了密封的可靠性。（4）配套研究了高溫電泵專用環(huán)形防噴器，耐溫180℃，耐壓21MPa。實(shí)現(xiàn)電泵管外捆綁電纜作業(yè)的隨時(shí)封井防噴，并進(jìn)一步完善了高溫電泵作業(yè)配套技術(shù)，確保電泵作業(yè)井控安全。（5）應(yīng)用得出經(jīng)驗(yàn)，確定電泵機(jī)組的通過井段全角變化率≤13°/30m，放置位置全角變化率≤6°/30m。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐選井條件進(jìn)一步得到了降低，拓寬了高溫潛油電泵在SAGD的應(yīng)用界限。

2現(xiàn)場應(yīng)用情況

2018年試驗(yàn)井實(shí)施高溫電泵開井后日產(chǎn)液524噸、日產(chǎn)油110噸，為該井歷史最高生產(chǎn)水平，平均日產(chǎn)液468.1噸，日產(chǎn)油121.8噸，對比實(shí)施電泵前日增液75.1噸，日增油26.6噸。

3結(jié)論

（1）高溫潛油電泵可大幅度提高SAGD油井產(chǎn)出液量。（2）從根本上解決了有桿泵管桿偏磨、抽油桿柱斷脫問題，預(yù)計(jì)可有效延長油井生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)時(shí)率，降低油井運(yùn)行成本。（3）經(jīng)過功耗測試和計(jì)算對比，電泵對比原有的有桿泵每天耗電量降低160 kW？h，節(jié)能幅度達(dá)到21%。（4）電泵沒有大型的地面舉升設(shè)備，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，沒有設(shè)備日常維護(hù)和檢修工作量，節(jié)約了生產(chǎn)運(yùn)行成本，員工管理工作量大幅度降低，勞動(dòng)效率得到提高。（5）電泵可根據(jù)SAGD實(shí)際井況，優(yōu)選排量和揚(yáng)程相匹配的泵型，設(shè)計(jì)合理的泵掛深度，配套注汽井科學(xué)調(diào)控，動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，促使蒸汽腔合理擴(kuò)散和泄油，最終改善SAGD生產(chǎn)開發(fā)效果。

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