周 勇，薛 瑾，張 綱，姚滿倉，阮龍飛，王扶輝，周 凱

(1中國石油新疆油田公司工程技術(shù)研究院2中國石油新疆油田公司準(zhǔn)東采油廠)

新疆油田吉7井區(qū)梧桐溝組油藏埋深1 500～1 700 m，50℃原油黏度平均為2 362 mPa·s，屬中深層稠油油藏。該區(qū)地處農(nóng)田、草場區(qū)域內(nèi)，征地費用較高，受周圍居民及牲畜出沒影響，日常生產(chǎn)管理難度大。為節(jié)約開發(fā)費用，降低管理難度，采用了油井集中生產(chǎn)的平臺定向井開發(fā)模式。前期采用游梁式有桿泵生產(chǎn)，由于定向井身斜度大、狗腿井段多造成管桿偏磨、斷脫問題突出，檢泵周期較短;另外，由于原油黏度較高，進泵阻力大導(dǎo)致產(chǎn)液量過低，平均泵效僅有24．6%，平均系統(tǒng)效率僅為12．3%，油田的開發(fā)效益偏低。

為解決游梁式有桿泵在該區(qū)生產(chǎn)中的問題，2015年引進試驗了5套常規(guī)電動潛油螺桿泵，在3口定向井和2口直井中進行了應(yīng)用，取得了良好的生產(chǎn)效果。但是，常規(guī)電動潛油螺桿泵技術(shù)中動力電纜采用在油管外用電纜保護器捆綁的方式入井［1］，在起下管柱過程中也暴露出了動力電纜容易與套管內(nèi)壁發(fā)生碰撞或擠壓導(dǎo)致?lián)p壞的問題，影響了技術(shù)的推廣應(yīng)用。為此，對常規(guī)電動潛油螺桿泵進行了重大改進，研究出投撈電纜式潛油螺桿泵并進行了現(xiàn)場試驗，實現(xiàn)了電纜從油管中下入和起出，解決了常規(guī)電動潛油螺桿泵動力電纜起下過程中的問題。

一、投撈電纜式潛油螺桿泵舉升技術(shù)及特點

1．系統(tǒng)組成及工作原理

投撈電纜式潛油螺桿泵舉升系統(tǒng)主要由智能控制柜、井口電纜密封器、動力電纜、電纜插接組件、潛油電機機組(潛油電機、減速器、保護器、聯(lián)軸器)、連接桿、潛油螺桿泵、進液篩管等幾部分組成，見圖1所示。地面控制柜通電后，電流通過動力電纜傳送到井下潛油電機，潛油電機輸出軸根據(jù)地面控制指令進行旋轉(zhuǎn)運動，它輸出的大扭矩通過減速器減速后再由聯(lián)軸器和連接桿后傳遞給螺桿泵轉(zhuǎn)子，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，井下原油通過潛油電機和外襯管之間的通道進入油管，將井下原油連續(xù)舉升至地面。

2．電纜投撈工藝及配套工具

常規(guī)電動潛油螺桿泵在下泵和起泵作業(yè)時，都是使用電纜保護器將動力電纜固定在油管外壁上，動力電纜、潛油電機機組和螺桿泵隨油管一起下入和起出。投撈電纜式潛油螺桿泵下泵時，首先將潛油電機機組和潛油螺桿泵隨著油管下入井內(nèi)，然后再使用電纜絞車將動力電纜從油管中下入，動力電纜下部通過潛油電機上部的導(dǎo)流槽后，與井下的潛油電機相連接;起泵與下泵作業(yè)程序相反，先將動力電纜從井底提出，然后再將潛油電機機組和潛油螺桿泵隨油管一同提出。

圖1投撈電纜式潛油螺桿泵舉升管柱

研制的特殊F46鋼絲鎧裝潛油動力電纜，外徑27 mm、耐電壓4 kV、可承重15 t、耐溫205℃、耐壓20 MPa。插接組件位于潛油電機的上部，由插頭和插座及特種密封組成，插頭安裝在有一定重量的插頭護罩內(nèi)，上端與動力電纜相連接。插座安裝在插座保護體內(nèi)，整個保護體內(nèi)有特種密封，保證插頭與插座的緊密接觸的同時起到與井液完全隔離的作用，保證充分絕緣。

為了滿足正常起下動力電纜作業(yè)的要求，設(shè)計了電纜絞車，提升負(fù)荷達到120 kN，剎車制動80 kN，電機功率22 kW，采用變頻方式控制起、下速度，滿足了電纜投撈的作業(yè)要求，可以節(jié)約作業(yè)時間30%以上。

3．技術(shù)特點

(1)實現(xiàn)了動力電纜在油管內(nèi)的單獨起下，具有特殊的保護功能，節(jié)約了管外捆綁電纜方式需要的電纜保護器，同時避免了繁瑣的拆裝工作，降低了成本，減少了作業(yè)時間。

(2)無桿采油技術(shù)，徹底避免了有桿泵技術(shù)管桿偏磨、斷脫問題［2］。

(3)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，舉升設(shè)備性能更可靠。改變了常規(guī)電動潛油螺桿泵的主體結(jié)構(gòu)，潛油電機機組從上端驅(qū)動螺桿泵進行生產(chǎn)，井下流體經(jīng)潛油電機外側(cè)進入上部油管，可以將電機在工作工程中產(chǎn)生的熱量充分帶走，延長了電機的使用壽命。

(4)采用反旋轉(zhuǎn)專用螺桿泵，不需下入井下錨定裝置，有效避免后期排采過程中出砂卡管無法上提管柱的風(fēng)險。

4．適用工況

套管≥?139.7 mm;運行溫度≤120℃;排量范圍1～60 m3/d;揚程≤2 000 m;含砂≤5%;50℃地面脫氣原油黏度≤5 000 mPa·s;氣液比幾乎不受限制;適用于直井、定向井、水平井［3］。

二、現(xiàn)場應(yīng)用及效果分析

2017年7月至11月，現(xiàn)場共實施5口井，其中3口定向井，2口直井，均為?178 mm套管，平均泵掛深度1 370．2 m，至目前生產(chǎn)正常。潛油電機型號為QY114－11kW，額定電壓380 V，額定功率11 kW，額定電流35 A，額定轉(zhuǎn)速500 r/min，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為50～500 r/min。潛油螺桿泵型號為QYLB40－42，理論揚程2 000 m，排量可在1～60 m3/d范圍內(nèi)實現(xiàn)精細(xì)調(diào)節(jié)。

1．檢泵作業(yè)對比

與常規(guī)潛油螺桿泵技術(shù)相比，可投撈電纜技術(shù)改變了動力電纜的入井方式，實現(xiàn)了動力電纜的連續(xù)起下，避免了繁瑣的拆裝電纜保護器工作，徹底解決了起下管柱過程中動力電纜與套管內(nèi)壁剮蹭、磕碰造成的問題。以現(xiàn)場泵掛1 500 m的油井為例，可節(jié)約修井作業(yè)時間12～18 h，增加了油井的有效生產(chǎn)時率。

2．生產(chǎn)效果指標(biāo)對比

從表1可以看出，投撈電纜式潛油螺桿泵平均泵效為67．7%，常規(guī)潛油螺桿泵平均泵效為68.2%，遠(yuǎn)高于游梁式有桿泵24．6%的平均泵效，對于稠油開采具有良好的適應(yīng)性。目前，5口投撈電纜式潛油螺桿泵井的平均沉沒度為980 m，有上調(diào)生產(chǎn)參數(shù)提高產(chǎn)量的潛力。

3．節(jié)能效果

2017年7月12日至13日，對2口游梁式有桿泵井、2口常規(guī)電動潛油螺桿泵井和2口投撈電纜式潛油螺桿泵井進行了測試，結(jié)果見表2。

表1不同舉升方式應(yīng)用效果統(tǒng)計表

表2不同舉升方式測試結(jié)果對比表

從表2可以看出，投撈電纜式潛油螺桿泵和常規(guī)電動潛油螺桿泵的產(chǎn)液單耗均在17 kWh/t左右，遠(yuǎn)低于游梁式有桿泵的23．81 kWh/t，與之相比產(chǎn)液單耗下降了約30%，節(jié)能效果顯著。

三、結(jié)論及建議

(1)成功進行了5口井的現(xiàn)場試驗，與常規(guī)潛油螺桿泵技術(shù)相比，特殊的動力電纜投撈技術(shù)實現(xiàn)了起下過程中對動力電纜的保護，也提高了檢泵作業(yè)效率。

(2)與游梁式有桿泵相比，徹底避免了管桿偏磨、斷脫問題的發(fā)生［4］。

(3)節(jié)能效果顯著。與游梁式有桿泵相比，產(chǎn)液單耗降低30%以上。

(4)參數(shù)調(diào)節(jié)簡單，易于實現(xiàn)舉升系統(tǒng)的優(yōu)化運行，有助于提高開采效益［5］。

(5)擴大現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)量，以形成規(guī)模效益。