稀油井大排量举升技术研究与应用

张瑞

一、实施背景

某稀油区块油藏历经40年注水开发，水淹现象严重，注采比高，常规油井措施效果逐年变差。需要在区块油层发育较厚、注采比较高区域实施提液增排，放大生产压差，而现有抽油机-有杆泵举升方式不能满足排液需求，加上油井泵挂较深，平均泵挂在1800m左右，偏磨严重，急需要与之匹配的举升配套技术，实现提液增排及防偏磨双重目的。

二、技术原理

2.1潜油电泵工作原理

潜油电泵是井下工作的多级离心泵， 同油管一起下入井内， 地面电源通过变压器、控制屏和动力电缆将电能输送给井下潜油电机， 使潜油电机带动多级离心泵旋转， 将电能转换成机械能， 把油井中的井液举升到地面。

2.2潜油电泵举升系统组成

潜油电泵举升系统主要由三部分组成： 井下举升部分， 地面控制部分和中间部分。

2.2.1井下举升部分

井下举升部分由多级离心泵、分离器、保护器、潜油电动机、井下传感器几个部分组成， 主要功能是将井筒内流体举升至地面。其连接方式自上而下为多级离心泵、分离器、保护器， 潜油电动机、井下传感器;轴采用花键联结方式、外壳用法兰联接。

2.2.2地面控制部分

潜油电泵举升系统的地面部分是由智能变频控制柜、升压变压器、井下传感器终端、专用井口等部分组成。智能变频控制柜可手动或自动开关控制潜油电泵工作， 同时保护潜油电机， 避免短路和电机过载等电路故障对设备造成的损害。变频升压变压器用以将电网电压（380V） 增压到井下电机工作所需要的计算电压（考虑到电缆中的电压降）。井下传感器终端，用于接收井下传感器反馈电信号，显示井底压力、温度和液面实时变化情况。

2.2.3中间部分

潜油电泵举升系统的中间部分由井下扁电缆和油管组成。井下扁电缆主要用于将电流从地面部分传送给井下部分，用钢带将电缆固定在油管和潜油电泵机组上，扁电缆可减小机组外部投影尺寸，保证机组顺利下入到设计位置。

2.3选井条件研究

（1）油层供液能力强，与周边注水井对应关系良好。

该区块地层能量充足、注采比高，是采用潜油电泵增排技术的客观条件。为保证提液增排效果，应选取油层较厚、注水井对应关系较好油井实施电泵增排。

（2）套管完好，无套变。

该块油井油层套管普遍为139.7mm，为保证潜油电泵机组及井下设备能够顺利下入，下井前采用专用通井规通井，确保套管完好，并设计刮管工序清理套管内壁，减小设备下井过程中井下电缆刮蹭损伤风险。

（3）全角变化率在许可范围内。

潜油电泵电机、离心泵长16.8m，下部安装温度、压力传感器全长20m以上，要求井筒内全角变化率不大于3°/30m，以确保设备能够完好通过。同时为延长潜油电泵机组工作寿命，在保证沉没度的前提下尽量将电泵机组泵挂设计到全角变化率较小位置。

（4）地层流体气液比

天然气对潜油电泵机组的工作寿命影响较大，要求地层条件下井下泵吸入口气液比不超过40%。该块气液比能够满足以上要求。

2.4潜油电泵举升系统设备参数设计原理

2.4.1潜油电泵机组参数设计

潜油电泵机组设计包括分离器、保护器选择及潜油电泵机组离心泵和潜油电机参数设计，要求和油井产能、地层供液能力、井筒内动液面深度及流体性质相匹配，同时考虑套管尺寸、壳体损坏压力极限、轴强度、腐蚀、含砂、结垢以及气体环境。

2.5技术优点

潜油电泵增排技术具有可选排量范围大、扬程高、可变频调速、设备占地空间小、方便日常管理、无偏磨影响等特点。

（1）潜油电泵排液量大、扬程高能够适应该块油井提液增排要求。

（2）潜油电泵采油属于无杆泵举升，能够从根本上避免抽油机-有杆泵举升系统常见的偏磨问题。能够较好的应用于大斜度油井。

（3）潜油电泵系统配备有智能變频控制柜，可通过变频装置调节电源频率在一定范围内调节电泵排量，适应油井产量变化。

（4）电泵机组下端安装有压力、温度传感器，通过电缆将测试信号传递到地面，反馈到井下传感器终端。能够随时掌握井下机组工作环境，根据数据调节电泵排量，延长电泵机组使用寿命

（5）地面设备少、操作简单，管理方便。与抽油机-有杆泵举升系统相比，潜油电泵举升系统地面设备较少，维护保养工作量较低，日常巡检管理方便，

（6）免修期较长，油井生产时效相对比较高。

三、现场应用

2019年以来，在该块共试验实施潜油电泵5井次，工艺一次成功率100%。截至目前，累增液12.7×104t、累增油2708.3t。试验效果见表

四、技术创新点

（1）通过设计合理的参数，确保潜油电泵在最佳排量范围内运行，提高潜油电泵生产效率。

（2）控制柜新增有变频器，电泵工作频率可调节，能够根据油井生产情况调节排量。

（3）应用压力、温度传感器，能够直观反映井下泵的工作环境，防止抽空。

（4）应用新型离心泵具有更宽的、可靠的排量范围，提高电泵在液量变低、泵挂深的油井的适应能力。并提高电机的耐温等级，解决电机运行时的散热问题。

五、结论

潜油电泵举升系统具有排量大、扬程较高日常维护工作量小、管理方便等特点。能够避免抽油机—有杆泵举升系统常见的偏磨问题。该技术在供液充足、需要深抽提液区块具有一定的推广价值。