于志剛，宋立志，何長林，顏明 （中海石油 （中國）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 （以下簡稱 “雙電泵”）技術(shù)通過增加一套備用機組來延長電泵井檢泵周期，從而減少修井作業(yè)動用鉆井船的次數(shù)，降低油田開發(fā)、維護(hù)費用，提高油井生產(chǎn)時率。為了有效開發(fā)海上邊際油田，將雙電泵技術(shù)與無人駐守井口簡易平臺［1］相結(jié)合，形成海上無人簡易平臺雙電泵技術(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，不能保證潛油電機及時散熱，影響機組的運行壽命。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)測管柱設(shè)計方案，并在南海西部部分邊際油田中成功應(yīng)用，對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)簡介

雙電泵系統(tǒng)主要特點如下：①可以延長電泵的運行壽命，減少修井次數(shù)，減少修井費用；②可以減少修井作業(yè)對儲層及環(huán)境的污染；③兩套機組可實現(xiàn)較寬的流量調(diào)節(jié)范圍，實現(xiàn)提液或減產(chǎn)的目的，滿足油藏生產(chǎn)要求；④兩套機組可實現(xiàn)較大的揚程調(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)上電泵機組運行時，下電泵機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)下電泵機組運行時，上電泵機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，下電泵機組連接在旁通管上。同樣，上下電泵機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)測管柱優(yōu)化設(shè)計

2．1 管柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化

雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測技術(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)的對比，單Y－Tool方便雙電泵機組的安裝與管柱下入，可縮短作業(yè)時間，降低作業(yè)費用。因此，設(shè)計雙電泵雙導(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)計符合尺寸要求的導(dǎo)流罩，方便現(xiàn)場的安裝與管柱的下入。每套機組均安裝泵工況儀以實時監(jiān)測電泵機組運行情況。

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

對于產(chǎn)能過低的電潛泵井，潛油電機會由于液量過低、散熱不及時，導(dǎo)致運行溫度過高，縮短運行壽命甚至燒毀，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，將電機罩在其內(nèi)部，通過縮小流動通道來提高電機表面流體流速，降低電機運行溫度。

根據(jù)美國石油工程師學(xué)會標(biāo)準(zhǔn) （API標(biāo)準(zhǔn)），電泵機組在油井內(nèi)運行時，流經(jīng)電機表面的流體流速必須大于或等于0．3048m／s，這樣才能保證電機運行時的散熱。電機表面流速可用下式計算［5］：

式中：v為流體流經(jīng)電機表面的流速，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 外徑，mm。

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

表1 某井潛油電機表面流體流速與電機溫度計算結(jié)果

2．3 雙監(jiān)測裝置

上下電泵機組均安裝泵工況儀，可以實時監(jiān)測泵吸入口壓力、泵出口壓力、泵吸入口溫度、電機繞組溫度、電機振動以及電流漏失等參數(shù)，及時了解電泵機組運行情況，從而制定合理的工作制度，滿足油藏產(chǎn)量要求，保證電泵機組的高效合理運行。

2．4 非API標(biāo)準(zhǔn)工具設(shè)計

根據(jù)海上油井的結(jié)構(gòu)特點，在雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測管柱設(shè)計中應(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 電機導(dǎo)架

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

3 施工要點與雙電泵工作制度分析

3．1 施工要點與注意事項

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問題：

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

2）上電泵機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)范及時監(jiān)測雙電纜的絕緣、三相直流電阻和泵工況儀信號。

5）嚴(yán)格控制下放速度，以避免在狗腿度較大的井段對機組造成沖擊，確保機組平穩(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，降低電流對井下機組的沖擊；初次啟動雙泵井，先運行備用機組，備用機組測試完成后關(guān)停，再啟動主行機組。

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

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

4）對于為適應(yīng)油藏變化而設(shè)計的雙泵規(guī)格不相同的油井，在非油藏變化的情況下，不得人為關(guān)停在運行機組。

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

4 現(xiàn)場應(yīng)用

雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測技術(shù)已在南海西部多個邊際油田成功應(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)運行超過1300d，按低產(chǎn)井平均檢泵周期500d計算，已減少2．5次的檢泵次數(shù)。WZ6－8油田井口平臺未配置修井機，檢泵修井作業(yè)需動員鉆井船來完成，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)費用，大大降低了修井對環(huán)境造成污染的風(fēng)險。

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

5 結(jié)論

1）通過對常規(guī)雙電泵管柱進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計研發(fā)非API配套工具，形成了雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測技術(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)計提高了環(huán)空流體流速，有效解決了低產(chǎn)井電泵機組散熱不及時、運行溫度過高問題，延長了電機壽命。

3）實際應(yīng)用表明，采用雙電泵雙導(dǎo)流罩雙監(jiān)測技術(shù)延長了檢泵周期，節(jié)約了作業(yè)費用，提高了經(jīng)濟效益，降低了修井作業(yè)對環(huán)境污染的風(fēng)險。

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

［1］方華燦 ．我國海上邊際油田采油平臺選型淺談 ［J］．石油礦場機械，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］．石油機械，2007，35（10）：60～63．

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

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