电泵井故障原因分析及对策实施

任飞翔+郝明辉+李继明

摘 要：海四采油管理区对所管辖油井成立以来三年躺井原因进行了统计调查，从油藏特点、工况管理、管杆泵及井下工具配套、井况影响、作业质量等方面分因素进行分析，找出影响制约长寿井的突出问题和根源，并制定相应的对策。

关键词：躺井分析、电机、电缆、控制柜、低效

一、电潜泵采油系统的组成

电潜泵采油系统主要由井下和地面两部分组成，电潜泵井下系统有电机、保护器、油气分离器、多级离心泵、动力电缆、电缆封割器、井下安全阀、单流阀、测压阀、双向流动阀、测压装置（PSI/PHD）、扶正器等装置组成。

电潜泵采油系统的地面部分6kV一变多控柜、采油变压器、电泵母联柜、电泵控制柜（变频柜）、接线盒和采油树井口等组成。

二、海四管理区地质概况

海四采油管理区管辖埕岛油田北区、西北区、中三区、中一、二区部分5个开发单元，含油面积33.9km2，动用储量8914.54×104t，可采储量1960.95×104t，共平台29座，其中中心平台1座、井组平台17座、采修一体化平台7座，单井平台4座。

目前，海四生产管理区管辖油井198口，其中电泵井194口，螺杆泵井4口；电泵井开井182口，螺杆泵开井1口。

三、电泵井躺井分类分析

1、躺井原因分类

（1）故障原因分类：

2014-2016年海四管理区共发生躺井34口，电机故障50%，电缆故障41.2%，其中电缆连接处击穿14.7%，5口在电缆连接包处击穿，电缆连接施工质量需加强。对34口油井躺井原因进行分类，主要原因有机组故障、电缆故障、管柱漏失、地层出砂等，其中机组故障、电缆故障导致躺井共32口，占躺井总数91.2%。

（2）躺井前生产时间分类：

对34口油井躺井前本次生产时间进行分类（见下图），生产时间最短、最长的油井分别为36天、4773天，躺井高发阶段为生产1-4年，共27口，占躺井总数70%。

2、电泵井躺井原因分析

（1）、机组故障

机组故障躺井17口，占所有油井躺井50%。造成机组故障躺井的原因主要为电机无绝缘（15口），占机组故障躺井8%。另外2口为电泵机组连接处断裂。

（2）、电缆故障

电缆故障躺井14口，占所有油井躺井41%，其中过电缆封处及附近电缆击穿5口。

（3）、地层出砂

地层出砂导致躺井1口，占所有油井躺井3%。地层砂埋躺井的原因主要为防砂失败，CB1FB-1于2015年5月31日-6月28日采用新工艺：一次多层挤压充填防砂，开井后顶部封隔器在生产过程中突然解封造成环空中的砂子涌入管内造成躺井。

（4）、管柱漏失

管柱漏失躺井1口，占所有油井躺井3%。管柱漏失躺井的原因主要为管柱腐蚀穿孔、管柱质量不过关。

四、造成电泵井躺井的主要问题

1、电网波动及控制柜故障，导致油井频繁停井

油井异常突然停井，没有经过控制柜软停功能缓冲，对油井电机、电缆冲击很大，造成绝缘大幅降低，甚至导致油井停井、出砂井砂埋。

电网波动及控制柜故障是造成油井异常停井的主要原因。受恶劣天气、陆地电网影响，海上电网波动较为频繁，造成大面积停井，严重影响油井绝缘，甚至直接导致躺井。部分油井控制柜使用超过10年，元器件老化，控制柜故障率增高，造成油井异常停井；另外，变频柜对电压波动十分敏感，电网短时小幅波动时，往往造成变频柜停井。

2016年海四管理区大线波动停井363口，其中变频停井221口，占比60.7%。同母联下变频柜使用数量过多会导致谐波放大，影响油井生产，增加控制柜故障率。

2、油井作业质量、井下工具不过关

油井作业质量、油管质量、电缆质量对油井寿命有直接影响。

（1）6口油井生产不足一年即发生躺井，主要原因为防砂失败导致出砂、电缆发生磕碰导致电缆击穿；

（2）电机、过电缆封处电缆接头处理质量不过关，造成电缆击穿躺井。

3、低产低效

电机工作时会产生热量，而井液流经电机表面带走热量，如果井液流速小于1ft/s时，电机就会出现温升现象，运行温度超过极限工作温度，则绝缘材料老化和电机油损耗加剧，寿命缩短，每升高8OC绝缘材料寿命将要缩短一半。

地层能量不足、作业污染是造成油井低产低效井主要原因。部分油井所采地层注采对应不完善，油藏发育不理想，造成油井产液量较低；油井射孔、作业时，部分套管管壁杂质随压井液进入地层，造成近井地带地层堵塞，表皮系数高，造成地层至井筒原油流动通道不畅。引起电机过热，缩短电机寿命。

4、井液结垢、粘度大、含硫化氢

（1）井液矿化度较高，结垢趋势较严重，部分油井电泵机组起出后发现结垢严重，热量无法及时散出，严重影响电泵机组寿命。

（2）井液粘度较大，流动性较差，电泵举升困难，日产液量低，影响电泵机组寿命。

（3）部分油井含硫化氢、二氧化碳，对油井管柱腐蚀严重，造成管柱漏失躺井。

五、电泵井运行现状及对策实施

海四管理区共有电泵井193口，油井工况复杂多样：低绝缘（≤5MΩ油井20口，）、含砂井（17口）、低泵效油井≤25% （13口）。另外还存在电网不稳定、老式控制柜较多等影响因素，造成油井生产不稳定，躺井风险高，管理难度大。

1、问题井对症下药，降低躺井风险

（1）低绝缘井待产作业，消除躺井隐患，提高油井效益

CB22B-2井绝缘为0，存在躺井隐患，油井管理区通过井组平台作业期间对该井进行待产作业，本着效益的基础，管理区对该井油井生产资料及地层做了详细的分析，确定CB22B-2井检换大泵、维护作业的方案，将该井的电泵排量由100方上提至150方，作业后油井产液比作业前增44吨，日油增5吨，同时节省动平台费用300万元。

（2）低液井伴液生产，精研堵塞机理，延长低效井寿命。

针对北区部分新井投产后泵效过低、不能正常生产的实际情况，2016年组织了CB6GA-13-14-16、6GB-9井四口低产井的伴液生产，伴液后泵效显著提升达到40%，延长了电泵机组寿命；但伴液生产不是长久之计，下步将与科研所、工艺监督中心深化地质认识，精研堵塞机理，低成本治理低产低效井。

2、深化地面配电管理，降低停井几率

变频柜“三控”管理，降低故障停井率

①三控温措施降低变频柜超温故障。针对海上平台空间有限，控制柜摆放过于密集，不利于散热的情况，制订了三项控温方法：一是变频柜散热风扇运行2年强制更换；二是配电间增加温度控制；三是加装大功率工业空调，降低环境温度。②升级模板，降低模板故障率。将240型变频柜控制板升级到2812控制板，实现三相电流、电压的监控以及瞬间停井电流的记录，提高系统稳定性，降低模板故障率。

3、躺井深剖原因，改进工艺，提高作业质量

（1）优化改进电缆连接技术，减少薄弱点

针对井口、过封、大小扁等3处电缆连接及穿越故障問题，配套井口电缆穿越V型整体密封、过封电缆整体穿越、大小扁电缆铅封焊接等3项新技术，大小扁室内连接，过封处现场先穿越后再连接，减少薄弱点，优选先进工具，降低电缆连接躺井风险。

（2）规范电泵完井操作

现场配备湿度计实时监测环境湿度，湿度超过70%时暂缓注油、连接操作。自制电缆连接操作台，提高电缆连接操作质量。

针对以上油井躺井原因的分类以及问题分析，海四生产管理区合理确定了控制躺井率及培养长寿井短期和长期规划的目标，根据区块特点，改进管理思路，攻关治理技术，优化配套模式，制定切实可行的对策，并分解任务，落实责任，实现重点突破、整体推进，提高管理区的油井管理水平，稳定油井生产，降低躺井率，努力实现油井5年免修期的目标。endprint