王竺　王瑛　曹鼎洪　劉洪軍　侯志欣（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

電動潛油柱塞泵舉升工藝超負荷停井原因

王竺王瑛曹鼎洪劉洪軍侯志欣（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

摘要：電動潛油柱塞泵舉升工藝作為機采井的一種新型節(jié)能舉升工藝，經(jīng)過10多年的研究與試驗，使工藝結(jié)構(gòu)日趨成熟，但部分試驗井頻繁出現(xiàn)超負荷停井問題。結(jié)合葡萄花油田現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計分析方法，得出電動潛油柱塞泵的直線電動機設(shè)計安全系數(shù)，即當(dāng)實際泵深與直線電動機理論揚程之比小于或等于40%時，可以滿足工藝運行需求，保證油井運行時率，為電動潛油柱塞泵舉升工藝的進一步推廣提供借鑒。

關(guān)鍵詞：電動潛油柱塞泵；舉升工藝；超負荷；停井

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1　提出問題

電動潛油柱塞泵舉升工藝屬于無桿泵采油技術(shù)（圖1），主要由井下和地面2部分構(gòu)成，井下部分包括直線電動機、往復(fù)式抽油泵和動力電纜；地面部分包括井口和控制柜。該工藝是將直線電動機和往復(fù)式抽油泵整合為一體下入井底，由直線電動機直接驅(qū)動往復(fù)式抽油泵內(nèi)的柱塞做上下往復(fù)運動，實現(xiàn)抽油目的。該工藝具有地面設(shè)備簡單，系統(tǒng)運行能耗低等優(yōu)點，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

圖1　工藝結(jié)構(gòu)圖

大慶葡萄花油田于2004年開始進行電動潛油柱塞泵舉升工藝的研發(fā)與試驗，經(jīng)過多年的研制試驗，使工藝結(jié)構(gòu)日趨成熟，但電動潛油柱塞泵舉升工藝仍處于試驗改進階段，在進行選井和設(shè)計時，由于區(qū)塊原油物性、單井井況變化等因素，導(dǎo)致部分試驗井頻繁出現(xiàn)超負荷停井問題，對原油生產(chǎn)造成一定的影響，統(tǒng)計現(xiàn)場試驗的36口井，2013—2015年共發(fā)生超負荷停井30井次（表1），主要集中在太南區(qū)塊，占超負荷停井的80%。

表1　不同區(qū)塊試驗井及超負荷停井情況統(tǒng)計

2　原因分析

超負荷停井是電動潛油柱塞泵舉升工藝的一種自動保護功能。當(dāng)直線電動機運行電流超過保護電流設(shè)定范圍時，系統(tǒng)將自動停井以保護設(shè)備安全。一般情況下，結(jié)蠟或出砂等問題是引起井下負載突變的主要原因。

1）油井結(jié)蠟。試驗井分布在葡萄花油田所轄太南、葡南等4個區(qū)塊。從各區(qū)塊原油物性（表2）看出，太南和臺肇區(qū)塊的原油密度、黏度等指標(biāo)略高于其它區(qū)塊易發(fā)生結(jié)蠟現(xiàn)象；因此，在舉升原油過程中，直線電動機需要克服的液體摩擦阻力略大。

2）泵深與揚程比值關(guān)系，從生產(chǎn)情況看（表3），36口井平均單井日產(chǎn)液4.5 t，日產(chǎn)油1.3 t，綜合含水44.8%，泵深1136 m。根據(jù)單井產(chǎn)量級別及泵深的不同，試驗井分別設(shè)計了14級和9級2種型號的直線電動機，以及? 28 mm、? 32 mm、? 38 mm 和? 44 mm共4種型號的往復(fù)式抽油泵。

表2　不同區(qū)塊原油物性

表3　不同區(qū)塊試驗井生產(chǎn)情況統(tǒng)計

根據(jù)泵徑不同9級直線電動機的理論揚程分別為3 890.91 m和2 789.11 m；14級直線電動機的理論揚程分別為3 824.33 m、2 474.66 m和1 638.41 m，見表4。

表4　直線電動機參數(shù)

按照不同泵深與理論揚程之比，統(tǒng)計36口超負荷停井情況：采用9級直線電動機的試驗井，泵深與理論揚程之比均低于40%，未出現(xiàn)過超負荷停井問題；采用14級直線電動機的試驗井（表5），當(dāng)泵深與理論揚程之比小于40%時，未出現(xiàn)過超負荷停井問題，而當(dāng)泵深與理論揚程之比大于40%時，超負荷停井問題較為嚴(yán)重。由此可見，試驗井的泵深與理論揚程之比大于40%時，導(dǎo)致直線電動機舉升力不足，是引起超負荷停井的主要原因。

因此，在應(yīng)用電動潛油柱塞泵舉升工藝時，直線電動機的選擇在考慮區(qū)塊原油物性、單井產(chǎn)液量的同時，需考慮一定的安全系數(shù)，即油井的實際泵深與直線電動機的理論揚程之比應(yīng)小于或等于40%，這樣才能保證油井的穩(wěn)定運行。

表5　14級直線電機超負荷停井情況統(tǒng)計

3　結(jié)論及認(rèn)識

1）電動潛油柱塞泵舉升工藝在進行設(shè)計選井時，應(yīng)適當(dāng)放大直線電動機的安全系數(shù)，避免當(dāng)井下負載發(fā)生突變時，頻繁出現(xiàn)的超負荷停井問題，提高設(shè)備運行時率。

2）電動潛油柱塞泵舉升工藝屬于無桿泵采油技術(shù)，由于缺少抽油桿柱的蠕動，井下易發(fā)生結(jié)蠟現(xiàn)象，也是造成超負荷停井的因素之一。為此，還需要在配套清防蠟工藝方面進行深入研究，以減少結(jié)蠟對油井的影響。

（編輯莊景春）

試驗·研究/ Testing & Research

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.01.001

第一作者簡介：王竺，2009年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事采油工程技術(shù)攻關(guān)與管理工作，E-mial：houzhixin@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠工程技術(shù)大隊綜合室，163517。

收稿日期2015-10-10