優(yōu)化電動(dòng)潛油螺桿泵舉升工藝提高采收率的探索與實(shí)踐

郭問軒 宮艷紅 劉海霞 劉雪光 趙帥 鄭艷紅 劉永保 張桐 張健

（中國石油大港油田公司第三采油廠）

在油田開發(fā)過程中由于地處偏遠(yuǎn)、井點(diǎn)分散等原因，部分油井不能與其他油井形成集采井網(wǎng)，常采取單井產(chǎn)出液進(jìn)高架罐暫存，再定時(shí)使用油罐車輸送到集輸聯(lián)合站的方法進(jìn)行原油采集和輸送[1]，在大港油田南部油區(qū)此類油井共有76 口。其中由于原油物性差，伴熱系統(tǒng)設(shè)置難度大，導(dǎo)致15 口油井高載荷生產(chǎn)，最大載荷可達(dá)110 kN 以上，交變載荷突破60 kN，平均檢泵周期不足300 d。另有9口油井因油稠黏度大，抽油桿柱下行困難，無法實(shí)現(xiàn)冷采生產(chǎn)，提高偏遠(yuǎn)稠油井生產(chǎn)時(shí)率、降低生產(chǎn)能耗已成為解決稠油難采井效益開發(fā)的關(guān)鍵問題，經(jīng)過綜合比選，優(yōu)化了電動(dòng)潛油螺桿泵采油技術(shù)[2]。

1 關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 工作原理

電動(dòng)潛油螺桿泵采油系統(tǒng)是將電動(dòng)機(jī)(帶電纜)、保護(hù)器、減速裝置、柔性聯(lián)軸器、進(jìn)液口、螺桿泵及油管等部件有序連接下入油井；地面電源通過變壓器、控制柜、接線盒和電纜與電動(dòng)機(jī)相連；當(dāng)電源接通后，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并通過減速裝置和柔性聯(lián)軸器降速驅(qū)動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)動(dòng)，將井下液體舉升到地面[3]。

1.2 適應(yīng)范圍

舉升能力小于或等于2 600 m；日液量（理論排量）2～96 m3；黏度及凝固點(diǎn)適用于稠油[4]，目前最高適用于80 ℃，黏度小于2 436 mPa·s，溫度為50 ℃時(shí)，黏度小于8 308 mPa·s，凝固點(diǎn)小于40 ℃的稠油；適應(yīng)于大斜度井、水平井、含砂油井[5]；泵掛處全角變化率小于或等于5°/30 m。

通過分析，認(rèn)為電動(dòng)潛油螺桿泵因其地面裝置簡單、輸送介質(zhì)范圍廣、效率高[6]，舉升工藝可以解決稠油難采問題，能實(shí)現(xiàn)油井節(jié)能降耗、提液增油、延長生產(chǎn)周期的目的，對(duì)提高油井原油采收率有較好效果。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

根據(jù)油井的原油物性及交變載荷，優(yōu)先選擇應(yīng)用電動(dòng)潛油螺桿泵井11 口。平均泵掛1 841 m，平均單井日產(chǎn)液7.1 t，日產(chǎn)油2.63 t，實(shí)現(xiàn)平均生產(chǎn)周期426 d。應(yīng)用后，油井出現(xiàn)腐蝕、材質(zhì)不適應(yīng)、參數(shù)選擇不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻亩讨芷谏a(chǎn)。為此，為使油井管柱與電動(dòng)潛油螺桿泵工藝相匹配，針對(duì)油井出現(xiàn)問題，制定了三項(xiàng)改進(jìn)方案并進(jìn)行實(shí)施。

2.1 優(yōu)化井下設(shè)備

應(yīng)用初期，由于井區(qū)均為酸化后投產(chǎn)，井液初期具有腐蝕性，導(dǎo)致油管腐蝕漏失問題嚴(yán)重，其中家H 井電流由7.9 A 下降至5.9 A，經(jīng)泵車試壓后壓力不起，初步判斷油管腐蝕漏失，經(jīng)上修作業(yè)檢查為第107 根油管壁腐蝕穿孔。

為避免井液腐蝕油管問題再次出現(xiàn)，優(yōu)選7 口油井應(yīng)用內(nèi)襯油管技術(shù)，優(yōu)化井下設(shè)備統(tǒng)計(jì)見表1。以減少井液與油管內(nèi)壁接觸面積，減緩腐蝕速率[7]。

表1 優(yōu)化井下設(shè)備統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of optimized downhole equipment

應(yīng)用內(nèi)襯油管7 井次，在長達(dá)600 余天的生產(chǎn)跟蹤中，生產(chǎn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)油管漏失躺井的生產(chǎn)故障。

2.2 改進(jìn)機(jī)組材質(zhì)

將普通機(jī)組、不銹鋼機(jī)組升級(jí)為防腐鍍鋅機(jī)組。官A 井采用6E2600 型泵，該井在生產(chǎn)165 d 后出現(xiàn)躺井，經(jīng)上修作業(yè)檢查，認(rèn)定躺井原因?yàn)楸Ｗo(hù)器腐蝕穿孔燒，故將其使用的普通機(jī)組升級(jí)為防腐鍍鋅機(jī)組[8]見圖1。通過對(duì)3 口油井應(yīng)用防腐機(jī)組，周期由165 d 延長至405 d，有效延長了機(jī)組使用周期。

圖1 更換防腐鍍鋅機(jī)組Fig.1 Replacement of anti-corrosion galvanizing unit

聯(lián)軸器熱處理工藝升級(jí)。家D 井采用13E2600型泵，生產(chǎn)周期為295 d，該井在更換電動(dòng)潛油螺桿泵生產(chǎn)132 d 后躺井，正常生產(chǎn)時(shí)電流15.7 A，故障時(shí)電流2.5 A，經(jīng)井口正試壓合格，對(duì)電動(dòng)機(jī)調(diào)正反轉(zhuǎn)后，電流不變，經(jīng)上修作業(yè)檢查，認(rèn)定躺井原因?yàn)槁?lián)軸器斷。官A 井同樣因?yàn)槁?lián)軸器斷造成上修作業(yè)。對(duì)以上2 口井的泵軸工藝進(jìn)行熱處理升級(jí)，通過提高聯(lián)軸器的剛度來延長油井生產(chǎn)周期。

通過對(duì)5 口井的井下設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化見表2，平均周期由210 d 延長至600 余天。

表2 優(yōu)化井下設(shè)備統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of optimized downhole equipment

2.3 優(yōu)化泵運(yùn)行參數(shù)

1）合理匹配泵型與油井產(chǎn)液能力。自B 井原先采用13E2600 型泵生產(chǎn)，泵掛1 900 m，轉(zhuǎn)速60 r/min，日產(chǎn)液量6.7 t，日產(chǎn)油3 t，含水率55%，因嚴(yán)重供液不足，每天需倒摻水2.5 m3以穩(wěn)定泵入口壓力；結(jié)合檢電作業(yè)對(duì)泵采取降級(jí)措施，改用6E2600 型泵生產(chǎn)，泵掛保持1 900 m 不變，轉(zhuǎn)速110 r/min，日產(chǎn)液量降到4.3 t，日產(chǎn)油保持在3 t不變，含水率降到29%，油層測(cè)試動(dòng)液面為1 600 m，目前該井已取消倒摻水措施，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)。

2）優(yōu)化油井護(hù)理措施。家F 井采用6E2600 型泵生產(chǎn)，泵掛2 000 m，轉(zhuǎn)速100 r/min，日產(chǎn)液量4.3 t，日產(chǎn)油1.8 t，含水率58%，該井原油凝固點(diǎn)為39 ℃，由于原油凝固點(diǎn)高，上部油管易堵塞，造成電流上升，導(dǎo)致機(jī)組過載停機(jī)。對(duì)該井護(hù)理措施進(jìn)行調(diào)整，制定每25 d 一次的電泵液洗井周期。以達(dá)到解除上部油管堵塞、降電流、防止過載停機(jī)的效果。

3 試驗(yàn)效果

3.1 電動(dòng)潛油螺桿泵檢泵周期延長

通過以上工作，電動(dòng)潛油螺桿泵的年躺井?dāng)?shù)情況見表3，由7 口降至3 口，節(jié)約作業(yè)費(fèi)35.6 萬元。電動(dòng)潛油螺桿泵井的平均生產(chǎn)周期由300 d 延長至426 d，其中家A 井已正常生產(chǎn)1 289 d，成為大港油田生產(chǎn)周期最長的電動(dòng)潛油螺桿泵井，對(duì)稠油冷采技術(shù)的推廣提供了借鑒意義。

表3 電動(dòng)潛油螺桿泵躺井情況Tab.3 Lying well situation of electric submersible screw pump

3.2 稠油油藏有效動(dòng)用實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增油

自應(yīng)用電動(dòng)潛油螺桿泵設(shè)備以來，長停井恢復(fù)1 口，難采抽油機(jī)轉(zhuǎn)電動(dòng)潛油螺桿泵2 口（自B井、家G 井），累計(jì)增油2 100 t，實(shí)現(xiàn)稠油油藏動(dòng)用效果明顯[9]，電動(dòng)潛油螺桿泵技術(shù)增油情況統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 電動(dòng)潛油螺桿泵技術(shù)增油情況統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistical of oil increase of electric submersible screw pump technology

3.3 調(diào)整采油方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

通過對(duì)高能耗抽油機(jī)轉(zhuǎn)電動(dòng)潛油螺桿泵采油2井次，累計(jì)節(jié)電110×104kWh，節(jié)約電費(fèi)88.4 萬元，電動(dòng)潛油螺桿泵技術(shù)節(jié)電情況見表5，通過對(duì)稠油油井節(jié)能分析，初步見到高效益、低能耗的效果[10]。

表5 電動(dòng)潛油螺桿泵技術(shù)節(jié)電情況Tab.5 Power saving situation of electric submersible screw pump technology

4 結(jié)論

1）電動(dòng)潛油螺桿泵更適用于稠油、斜井等油藏，因其地面裝置簡單、輸送介質(zhì)范圍廣、效率高，可以解決稠油難采問題，能實(shí)現(xiàn)油井節(jié)能降耗、延長生產(chǎn)周期、提高采收率的目的。電動(dòng)潛油螺桿泵技術(shù)如果應(yīng)用于高凝油井淺層油管會(huì)有凍堵風(fēng)險(xiǎn)，需定期進(jìn)行電泵液洗井護(hù)理。

2）井液腐蝕問題會(huì)影響電動(dòng)潛油螺桿泵井生產(chǎn)效果，使油管腐蝕穿孔，造成產(chǎn)量下降，改用防腐內(nèi)襯管生產(chǎn)或在油管中加入緩蝕藥劑等措施可有效解決。電動(dòng)潛油螺桿泵經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速宜控制在80～120 r/min，日耗電量在70～130 kWh。

3）優(yōu)化機(jī)組材質(zhì)能延長電動(dòng)潛油螺桿泵使用壽命，通過在機(jī)組外表加裝鍍鋅涂層、對(duì)聯(lián)軸器等關(guān)鍵部件采用熱處理升級(jí)等措施延長機(jī)組使用壽命，可實(shí)現(xiàn)延長生產(chǎn)周期近400 d。

4）合理匹配設(shè)備參數(shù)做到泵井相適，要根據(jù)油井產(chǎn)液能力合理選擇相應(yīng)泵型，避免泵型過大造成油井產(chǎn)液能力不足情況出現(xiàn)。油井日產(chǎn)液量3～8 m3，宜選擇6E2600 泵型；油井日產(chǎn)液量8～20 m3，宜選擇13E2600 泵型。合理優(yōu)化護(hù)理措施，確保井液溫度、黏度保持在合理參數(shù)范圍內(nèi)，確保電動(dòng)潛油螺桿泵生產(chǎn)正常。