文 // 和忠華 趙華 中國(guó)石化勝利油田分公司海洋采油廠

1 采油廠電泵舉升現(xiàn)狀

1.1 電泵舉升現(xiàn)狀

勝利油田海洋采油廠共有電泵井423口，開(kāi)井360口；平均電機(jī)功率54.2kW、排量92.2m3、揚(yáng)程1736.7m、泵掛1499.5m；平均日產(chǎn)液82.8t、產(chǎn)油20.6t、含水75.2%；平均泵效89.5%、檢泵周期1555d。其中2年以上的井196口，占開(kāi)井?dāng)?shù)的54.4%；5年以上的井47口，占開(kāi)井?dāng)?shù)的13.1%。目前生產(chǎn)最長(zhǎng)的CB251A-4井生產(chǎn)時(shí)間為4251天。

1.2 電泵機(jī)組配套

目前，海洋采油廠電泵井泵型主要以排量60～100m3為主，其中100m3排量為132口，占31.2%；60m3排量為105口，占24.8%；80m3排量為100口占，23.6%（表1）。100m3以上排量電泵自2009年海上提速提效開(kāi)發(fā)以來(lái)逐步配套，目前占所有電泵井的比例為46.1%。

海洋采油廠管理著埕島和新北兩個(gè)油田，主要有館陶組、明化鎮(zhèn)等疏松砂巖油藏和東營(yíng)組、潛山等高溫油藏。針對(duì)疏松砂巖油藏，根據(jù)油井不同井況，配套的電泵機(jī)組主要有：耐砂加強(qiáng)型機(jī)組、耐砂加強(qiáng)型防垢機(jī)組、耐砂加強(qiáng)型寬流道機(jī)組、耐砂加強(qiáng)型防垢防腐機(jī)組和機(jī)組配套高效氣液泵；針對(duì)高溫油藏，主要以配套耐高溫機(jī)組為主，對(duì)氣液比小于50的井一般配套高效氣液泵（表2）。

2 電泵井故障類(lèi)型與成因分析

2009～2013年間，海洋采油廠電泵井故障躺井共188井次，通過(guò)對(duì)故障井在油井作業(yè)及解剖電泵等過(guò)程核實(shí)故障原因，分析故障躺井因素主要有：供排不匹配，占38.4%；長(zhǎng)期出砂結(jié)垢，占33.8%；供配電不完善,占12.6%；管柱漏失等其他因素占15.2%。

表1 采油廠電泵排量比例統(tǒng)計(jì)表

表2 海上不同油藏、井況對(duì)應(yīng)電泵配套

2.1 供排不匹配

近幾年，海洋采油廠電泵井供排不匹配導(dǎo)致躺井的比例為38.4%。油層的供液能力越強(qiáng)，電泵機(jī)組的沉沒(méi)度就得到了充分的保障，這樣不但有利于機(jī)組、電纜的散熱，減少電機(jī)絕緣老化速率，而且可使泵保證在最佳的排量范圍內(nèi)工作，維持較高的產(chǎn)量。供液強(qiáng)的電泵，還可使離心泵葉輪處于自由懸浮狀態(tài)，上下導(dǎo)輪之間的摩擦力減少，電泵的泵效自然升高，使用期延長(zhǎng)。反之，若泵的排量與地層供液能力配匹性差，泵的實(shí)際排量在泵最佳范圍以外，泵的效能偏低，電機(jī)運(yùn)行接近空載，得不到良好潤(rùn)滑和降溫，這些井一般頻繁欠載，故障表現(xiàn)形式為電機(jī)燒壞、電纜擊穿。

目前，埕島油田主體館陶組生產(chǎn)井中低液井多，影響供排不平衡。有低液井有97口，占開(kāi)井?dāng)?shù)的29.8%，平均單井日液27.7t，平均單井泵效42.5%。據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年以來(lái)主體館陶組油井測(cè)壓結(jié)果顯示，總井?dāng)?shù)103口（見(jiàn)表3），表皮大于10有26口井，占總井?dāng)?shù)的25.2%，實(shí)驗(yàn)表明表皮系數(shù)為10，對(duì)產(chǎn)能變化影響達(dá)到-54%。分析油井低液原因：一是鉆完井工藝不配套，投產(chǎn)初期即低液；二是長(zhǎng)期生產(chǎn)微粒運(yùn)行近井堵塞導(dǎo)致低液。

2.2 長(zhǎng)期出砂結(jié)垢

近幾年海洋采油廠油井長(zhǎng)期出砂結(jié)垢導(dǎo)致躺井的比例為33.8%。油井出砂嚴(yán)重制約著電泵井的使用，而埕島油田早期注入地層的海水介質(zhì)因礦化度差異反應(yīng)形成結(jié)垢也會(huì)使離心泵軸承、葉輪、導(dǎo)輪磨損嚴(yán)重，甚至卡泵造成電機(jī)過(guò)載燒毀，加劇電機(jī)保護(hù)器密封軸承的磨損，加速電機(jī)的使用耗損。如果油井出砂或結(jié)垢比較嚴(yán)重，將會(huì)造成離心泵葉導(dǎo)輪流道的堵塞，井液流動(dòng)阻力增大，泵軸和葉輪流道磨損加劇，使泵的排量直接受到較大影響，故障表現(xiàn)形式為電機(jī)燒壞、電纜擊穿。

油井長(zhǎng)期出砂結(jié)垢原因：一是防砂工藝不適應(yīng)。過(guò)去埕島油田主要采用一步法擠壓充填防砂，對(duì)大斜度、長(zhǎng)井段、多油層油井適應(yīng)性差；二是井液礦化度高。埕島油田早期注海水2800萬(wàn)m3，地層礦化度高,易結(jié)垢。

2.3 供配電不完善

近幾年海洋采油廠供配電不完善導(dǎo)致躺井的比例為12.6%。目前勝利海上地面配電存在以下不足：一是陸地大網(wǎng)供電易閃停，統(tǒng)計(jì)2013年電網(wǎng)波動(dòng)、線路閃停導(dǎo)致停井達(dá)23次，在未配備變頻啟動(dòng)下容易造成開(kāi)機(jī)瞬間電流過(guò)大而躺井。二是供電電壓低，勝利海上平臺(tái)一般按照1050V和1260V電壓等級(jí)進(jìn)行配置，對(duì)應(yīng)電機(jī)額定電流分別為39A、46A、58A，海上1050V控制柜比例達(dá)32.9%，形成低電壓高電流，影響電機(jī)使用壽命。三是實(shí)際電壓比電機(jī)額定電壓低，上游電網(wǎng)電壓過(guò)低或電力輸送損耗過(guò)大，電泵井電機(jī)實(shí)際工作電壓可能低于電動(dòng)機(jī)的額定電壓，電機(jī)為了維持本身的磁動(dòng)勢(shì)平衡要保持功率不變所以電流增加，加速了電機(jī)絕緣老化，時(shí)間長(zhǎng)就容易燒毀。

2.4 管柱腐蝕穿孔

完井管柱油管或工具發(fā)生腐蝕穿孔造成地層流體在井筒內(nèi)循環(huán)，液面無(wú)法舉升到地面。統(tǒng)計(jì)海洋采油廠近幾年電泵井躺井故障原因分析，因油管或工具穿孔而躺井的比例為9.6%，平均下井時(shí)間僅806d。分析原因埕島主體受早期注海水影響，部分油井產(chǎn)生H2S、CO2等腐蝕介質(zhì)。

3 延長(zhǎng)電泵井壽命的措施探討

3.1 提高防砂質(zhì)量避免攜砂生產(chǎn)和砂埋

海洋采油廠埕島油田和新北油田主要以疏松砂巖油藏為主，疏松砂巖油藏防砂是完井中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，防砂質(zhì)量對(duì)油井提液及穩(wěn)產(chǎn)至關(guān)重要。館陶組定向井現(xiàn)有主導(dǎo)防砂工藝為分層擠壓充填+全井高速水充填防砂。分層擠壓充填防砂以突破污染帶為目的，擴(kuò)大管外擋砂屏障，全井高速水充填防砂提高炮眼及環(huán)空的充填質(zhì)量。目前防砂工藝基本適應(yīng)現(xiàn)階段生產(chǎn)需要，但對(duì)于長(zhǎng)井段油井，全井高速水充填防砂無(wú)法保證炮眼及環(huán)空的充填密實(shí)程度。為進(jìn)一步提高防砂質(zhì)量，需要配套以下工藝：①配套分層擠壓充填+分層高速水充填防砂工藝，該工藝目前已較成熟，防砂效果好，但費(fèi)用高；②一次多層擠壓充填防砂工藝，該工藝目前已在陸地試驗(yàn)應(yīng)用，能節(jié)省一趟防砂施工，費(fèi)用低。

表3 2006年以來(lái)主體館陶組油井測(cè)壓結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（解釋有表皮井）

3.2 改善水質(zhì)減緩油井結(jié)垢趨勢(shì)

海上油田由于長(zhǎng)期注海水（累計(jì)注2800萬(wàn)m3）影響，增加地層流體礦化度，目前綜合含水達(dá)到73.5%，油井結(jié)垢趨勢(shì)普遍，會(huì)影響電泵井的使用壽命。目前海洋采油廠已經(jīng)停注海水，主要以油井產(chǎn)液分離出的污水和同層水源井水為注入水，污水處理出站水質(zhì)達(dá)標(biāo)率高，但海上海管上下起伏達(dá)20m，拐點(diǎn)多，細(xì)菌等容易積攢滋生，導(dǎo)致水質(zhì)沿程污染較大，從出站到井口懸浮物、含油量增加一倍以上。下一步將針對(duì)海上油田海管特點(diǎn)，開(kāi)展酸液浸泡、氣水脈沖掃線等海管沖洗新技術(shù)研究，以及開(kāi)展水質(zhì)藥劑復(fù)配篩選，從而提高井口水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。

3.3 根據(jù)提液需要進(jìn)行舉升配套

3.3.1 地面配電改造

勝利海上平臺(tái)一般按照1050V和1260V電壓等級(jí)進(jìn)行配置，1050V只能匹配49kW電機(jī)，適應(yīng)100m3以下電泵排量生產(chǎn)需要。今后海上定向井提液到150～200m3，水平井提液到200～300m3，需要更大的電機(jī)功率及更高的電壓等級(jí)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，目前海上共有186臺(tái)1050V控制柜，占所有控制柜總數(shù)的32.9%，1050V電壓等級(jí)配電系統(tǒng)需改造的工作量較大。

另外，改進(jìn)電機(jī)額定電壓和提高地面供電電壓，保證高電壓低電流運(yùn)行，有效保護(hù)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2 配備變頻控制柜

要解決油井階段供排不匹配對(duì)電泵舉升工藝的影響，可通過(guò)配套一對(duì)一的變頻控制柜來(lái)實(shí)現(xiàn)供排匹配，從而提高電泵適應(yīng)性和使用壽命。變頻器能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的低頻啟動(dòng)，電機(jī)是慢慢加速起來(lái)的，工作頻率不一定是額定頻率，根據(jù)產(chǎn)液量設(shè)置或調(diào)整工作頻率。目前海上變頻控制柜有69臺(tái)，占所有控制柜總數(shù)的12.2%，達(dá)不到生產(chǎn)需要。

3.3.3 引進(jìn)電泵工況傳感器

電泵工況傳感器隨完井管柱下入井筒內(nèi)，在電泵機(jī)組下部?？梢詾槿粘９芾硖峁?shí)時(shí)準(zhǔn)確可靠的電泵工作參數(shù)及井況參數(shù)，能監(jiān)測(cè)井下溫度、壓力、震動(dòng)等數(shù)據(jù)，根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)節(jié)電泵的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)地層產(chǎn)液能力與電泵排量相匹配，從而延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，確保油井合理開(kāi)采。

3.4 優(yōu)化機(jī)組提升電泵適應(yīng)性

在滿足當(dāng)前油井工況及海上環(huán)境下，還需從材質(zhì)選擇、機(jī)組結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量等方面進(jìn)行改進(jìn)，提升電泵機(jī)組耐砂防垢防腐性能。主要做好以下優(yōu)化：①防砂耐磨蝕潛油電泵機(jī)組通過(guò)在離心泵、分離器內(nèi)使用高硬度的耐磨軸承，下步優(yōu)化耐磨軸承材質(zhì)，提高對(duì)含砂井液的適應(yīng)性；②在離心泵導(dǎo)葉輪流道內(nèi)噴涂防垢復(fù)合材料，涂鍍防垢涂層隔離井液與金屬表面直接接觸，使礦物質(zhì)不能在葉導(dǎo)輪表面形成垢層，下一步將優(yōu)化噴涂防垢材料，使導(dǎo)葉輪表面不再結(jié)垢，從而起到防垢的作用；③采用不銹鋼機(jī)組，機(jī)組頭、座以及殼體均采用不銹鋼材料以提高對(duì)腐蝕井況的適應(yīng)性。

3.5 研究復(fù)雜工況下管柱延壽技術(shù)

要保障管柱長(zhǎng)壽，需加大油井管柱腐蝕機(jī)理研究，從采出水高礦化度、腐蝕氣體、管材材質(zhì)等多方因素考慮，開(kāi)展不同區(qū)塊不同油藏類(lèi)型油井產(chǎn)液腐蝕評(píng)價(jià)，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用優(yōu)化防腐材質(zhì)及生產(chǎn)管柱，減少或抑制管柱腐蝕的問(wèn)題發(fā)生。

3.6 加強(qiáng)地面管理合理調(diào)控

一是地質(zhì)、工藝技術(shù)人員針對(duì)動(dòng)、靜態(tài)資料綜合分析，細(xì)化注采調(diào)配工作，盡可能保證地層和電泵供排一致。二是加強(qiáng)電泵井日常管理，電泵井的開(kāi)井、停井和日常維護(hù)是電泵管理的重要環(huán)節(jié)。例如對(duì)于出砂或結(jié)垢井，停井后開(kāi)井前盡量反洗井，減少開(kāi)井瞬間造成卡泵。三是合理調(diào)控生產(chǎn)參數(shù)，低油壓、低電流運(yùn)行能延長(zhǎng)電泵壽命，對(duì)于有變頻控制生產(chǎn)的油井，盡量采用大油嘴低頻率生產(chǎn)。