楊 子,賀智杰,劉國振,龍江橋,陳欽偉

中海石油(中國)有限公司天津分公司

0 引言

潛油電泵是渤海油田主要的人工舉升方式，其產(chǎn)量比例高達(dá)90%左右[1-2],但潛油電泵故障率高，檢泵周期短[3]。常規(guī)檢泵作業(yè)需要利用修井機進(jìn)行動管柱作業(yè)，井控風(fēng)險高，洗壓井作業(yè)中外來流體會對地層壓力衰減的油藏造成傷害[4-5]。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(hù)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[6]。對于未配備修井機的平臺只能借助鉆井平臺的支持才能完成檢泵作業(yè)[7]。應(yīng)用纜式投撈電泵技術(shù)恰能解決此難題，實現(xiàn)了不動管柱檢泵作業(yè)的功能[8]，且能較快恢復(fù)油田生產(chǎn)。

1 技術(shù)概況及關(guān)鍵工具

纜式投撈電泵技術(shù)可以用電纜或鋼絲將電泵機組順著油管內(nèi)下入，通過電潛泵機組和生產(chǎn)油管上的濕接頭內(nèi)筒及外筒與電纜互連，傳輸?shù)孛娴碾娏χ岭姖摫脵C組，實現(xiàn)井筒液體的傳遞[9]。

1.1 濕接頭系統(tǒng)

濕接頭系統(tǒng)可以在井筒液體環(huán)境中實現(xiàn)內(nèi)筒與外筒的有效對接，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。下伸縮短節(jié)的上端插入上伸縮短節(jié)的下端并通過銷釘固定，下伸縮短節(jié)的下端插入工作筒上端固定。

圖1 濕接頭結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 懸掛系統(tǒng)

懸掛系統(tǒng)能使電潛泵懸掛固定在油管內(nèi)，并能保障內(nèi)筒與外筒的密封性。中心管外側(cè)安裝內(nèi)筒和外筒，在中心管和外筒之間設(shè)置有工作通道，內(nèi)筒插入工作通道內(nèi)并通過固定銷與外筒固定。懸掛外筒及懸掛內(nèi)筒結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。

圖2 懸掛外筒結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 懸掛內(nèi)筒結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 收縮補償系統(tǒng)

在正常運轉(zhuǎn)時，兩個伸縮筒之間能實現(xiàn)徑向旋轉(zhuǎn)，軸向也能上下相對移動，目的在于最大程度規(guī)避電泵運轉(zhuǎn)震動對濕接頭的影響。

2 技術(shù)應(yīng)用

QHD-X井是一口水源井，該井啟泵投產(chǎn)后，日產(chǎn)水1 000 m3，油壓1.0 MPa，水嘴?17.7 mm，頻率38 Hz。由于該區(qū)塊投產(chǎn)初期油田綜合含水較低，生產(chǎn)水無法滿足本油田注水需求，為滿足該區(qū)塊注水需求,遂計劃實施換大泵作業(yè)。油田需求注水量為2 500 m3，本次設(shè)計日產(chǎn)液量為2 500 m3。該井于2019年實施了換大泵作業(yè)，并依托鉆井平臺作為作業(yè)支持船成功應(yīng)用了纜式投撈電泵作業(yè)。修井后管柱如圖4所示。

圖4 QHD-X井修井后管柱示意圖

該井順利投產(chǎn)后，井下機組運行參數(shù)平穩(wěn)，日產(chǎn)液量可達(dá)2 500 m3，完全滿足該區(qū)塊的注水需求。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 井下安全閥的優(yōu)選及下入深度確定

井下安全閥是一種安放于井筒內(nèi)的連接于油管上設(shè)定位置的安全裝置，在井口裝置失控時防止井噴和污染環(huán)境，保證油井生產(chǎn)安全[10]。在海上油田生產(chǎn)井、水源井和注水井中，為充分保障井下生產(chǎn)安全，運用常規(guī)的井下安全閥即可滿足作業(yè)要求，下入深度通常是160 m左右。而考慮到QHD-X井有較強的自溢能力，后期要滿足日產(chǎn)液2 500 m3的需求，且隨投撈外層管柱下入，遂引入應(yīng)用了?71.45 mm深井井下安全閥，并對其下入深度進(jìn)行了校核，完全滿足作業(yè)要求。

井下安全閥在井下的最大安全下入深度計算公式為：

(1)

式中：MD—下入深度，m；SF—安全系數(shù)；CP—安全閥關(guān)閉壓力，MPa；G—控制液的壓力梯度，MPa/m。

3.2 投撈系統(tǒng)外管優(yōu)選

海上油田常用的?177.80 mm套管接箍尺寸為?196.0 mm，而?244.48 mm套管內(nèi)徑為220.5 mm，考慮到要在?244.48 mm套管內(nèi)部下入投撈電泵,?177.80 mm套管的外層管柱還得要用到復(fù)合動力電纜護(hù)罩，其?177.80 mm套管與?244.48 mm套管單邊最大間隙僅有24.5 mm，是不滿足作業(yè)條件的。遂對?177.80 mm套管接箍進(jìn)行了特殊加工處理，處理后其接箍外徑為187.32 mm，可滿足下對應(yīng)復(fù)合動力電纜護(hù)罩的要求。

4 經(jīng)濟(jì)效益評價

4.1 作業(yè)成本對比

若按照只實施修一口井的作業(yè)成本核算，不包括機組租賃費，結(jié)合實際作業(yè)情況有以下分析：

(1)第一次作業(yè)無修井機電纜投撈電泵較鉆井船常規(guī)動管柱作業(yè)費用高，主要為器材費用。

(2)無修井機電纜投撈電泵管柱后續(xù)由電纜作業(yè)，作業(yè)成本較低，而利用鉆井平臺配合動管柱作業(yè)則費用較高。

(3)電纜投撈電泵作業(yè)靈活性強，若機組故障后即可第一時間選泵、送料出海、現(xiàn)場施工作業(yè)，而鉆井平臺作業(yè)則需要提前協(xié)調(diào)平臺資源、值班船等配合資源，甚至得擇機選擇合適的作業(yè)窗口等，其不確定性較強，且等待時間較長。

4.2 產(chǎn)量效益對比

(1)井下機組故障后，電纜投撈電泵井可第一時間選泵、送料出海、開始作業(yè)，躺井周期可控制在13 d內(nèi)；而鉆井平臺作業(yè)則受各項作業(yè)資源、費用審批周期、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境評價、作業(yè)許可辦理等各項因素影響，躺井周期可能會超過180 d。故障井躺井時間越長，生產(chǎn)井產(chǎn)能損失越大，需鉆井平臺作業(yè)井產(chǎn)量損失是電纜投撈井十余倍之多。

(2)電纜投撈電泵作業(yè)周期僅需1～2 d，且可根據(jù)海況、船舶資源等即時靈活調(diào)整，而鉆井平臺作業(yè)周期長，需要拖航、就位、壓載、作業(yè)、卸載、拔樁、降船等諸多環(huán)節(jié)，整體作業(yè)周期可能會超過10 d，且還未考慮氣象及軍事活動等不確定因素影響。

(3)纜式投撈電泵作業(yè)不需壓井，最大程度減小了對儲層傷害情況的發(fā)生概率，投產(chǎn)恢復(fù)較快，同時節(jié)省了油化藥劑費用，有利于降本增效。

5 結(jié)論

(1)纜式投撈電泵技術(shù)的成功應(yīng)用，無需將原井生產(chǎn)管柱及井下工具等起出更換或復(fù)檢，減少了起下鉆工期和規(guī)避了洗壓井可能造成的儲層傷害，有利于提質(zhì)增效。

(2)針對產(chǎn)量小、經(jīng)濟(jì)效益低但是具有開發(fā)價值的新開發(fā)油田，采用電纜投撈電泵工藝，可最大程度節(jié)約作業(yè)成本；而針對現(xiàn)有無修井機但有較為充足甲板面積的平臺，可應(yīng)用電纜投撈電泵工藝，節(jié)約后期生產(chǎn)操作費用。

(3)纜式投撈電泵技術(shù)可與無人駐守井口簡易平臺有效結(jié)合，提高現(xiàn)場作業(yè)效率，以最大程度恢復(fù)挖潛生產(chǎn)井產(chǎn)能，在保障增儲上產(chǎn)的同時，為海上油田的深度開發(fā)提供了新思路，具有較高的應(yīng)用價值。