劉玉坤，馬昌偉，王春亮，王朝陽，楊振宇，秦風(fēng)莉

（1.渤海石油裝備（天津）中成機(jī)械制造有限公司，天津 300280；2.大港油田公司第四采油廠（灘海開發(fā)公司），天津 300280；3.中國石油集團(tuán)渤海鉆探泥漿技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300280）

0 引言

近年來，隨著油井開采難度增加，油井及地層的結(jié)垢、結(jié)蠟問題日益突出，嚴(yán)重影響了原油的正常生產(chǎn)。結(jié)垢、結(jié)蠟問題會造成生產(chǎn)管匯或采油裝置堵塞腐蝕，降低油井產(chǎn)量和設(shè)備使用壽命，增加采油成本，制約降本增效。

定期向油井中注入化學(xué)藥劑是解決采出液的結(jié)垢、結(jié)蠟問題的一種有效方法，不但能去除生成的井垢，還能對采出液起到降黏析蠟的功效，為無桿泵舉升開采提供技術(shù)保障。將潛油電纜和注藥劑管相結(jié)合，減少了安裝或起下所需的地面設(shè)備和人員，從而簡化修井作業(yè)，降低生產(chǎn)成本，延長潛油電纜的使用壽命，并提高了人身安全保障水平。此外，注藥劑管由電纜鎧裝層保護(hù)，能夠最大限度降低其在操作過程中發(fā)生損壞的風(fēng)險。

1 注藥劑潛油電纜概述

本文開發(fā)的注藥劑電纜采用專門的模具和鎧裝生產(chǎn)工藝，將傳輸化學(xué)藥品用的不銹鋼管與電纜一體制造，形成電纜和注藥劑管一體化，通過注藥劑電纜向井下間歇或連續(xù)加藥，實(shí)現(xiàn)降粘、清蠟、除垢等功能。注藥劑潛油電纜的結(jié)構(gòu)主要分為單管、雙管、單層鎧裝、雙層鎧裝電纜，在外形上分扁形和圓形電纜，典型結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 典型注藥劑潛油電纜

注藥劑潛油電纜和普通動力電纜相比具有以下特點(diǎn)：

（1）耐高溫、高壓，具備適應(yīng)井下工作狀況的特性。

（2）一體化鎧裝成型。注藥劑管和電纜一同下井施工，避免了注藥劑管和電纜分開施工和使用的情況，簡化作業(yè)流程。

（3）能夠在高溫、高壓和氣液侵蝕等惡劣環(huán)境中保持良好電氣絕緣性能、物理機(jī)械性能等。

（4）多措施注藥劑方式。單管和多管均可生產(chǎn)，可為油井注入不同的藥劑提供多個通道。

（5）制造工藝要求高。注藥劑潛油電纜用于井下高溫、高壓和高腐蝕特殊環(huán)境中，下井安裝并穿越井口封隔器時要求密封。因此，電纜的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求及每道制造工序的外徑控制要求很高。

（6）可連續(xù)向井下指定區(qū)域注入降黏劑、清蠟劑等化學(xué)藥劑，油井采出液降黏清蠟效果出色。

（7）注藥管采用3/8″ 316L 不銹鋼材料（內(nèi)徑7.0 mm，外徑9.5 mm）。與普通電纜相比。單層鎧裝注藥劑電纜，單管寬度增加約10 mm、雙管寬度增加約20 mm。雙層鎧裝在寬度增加的同時，厚度也會增加約3 mm。外形結(jié)構(gòu)尺寸完全適應(yīng)井下油套環(huán)形空間的要求。

（8）采用專門的模具和鎧裝生產(chǎn)工藝，將傳輸化學(xué)藥劑用的不銹鋼管與電纜一體制造，形成電纜和注藥管一體化，安裝方便、施工作業(yè)耐磕碰能力強(qiáng)，使用壽命長。

2 現(xiàn)狀分析

目前油井注藥有3 種方式：井口液體注藥、井口固體注藥、井下泵口液體注藥。前兩種方法受油井液位或油套環(huán)形空間含氣量大等因素影響，化學(xué)藥劑往往無法到達(dá)油井指定區(qū)域，油井的降黏、清蠟效果不夠理想。

注藥劑潛油電纜在機(jī)組下井的同時，與潛油電纜同步下入一根或多根大長度注藥管，將化學(xué)試劑通過注藥管送至井筒指定區(qū)域，是配套無桿泵機(jī)組對采出液進(jìn)行降黏、清蠟，降低開采成本，延長檢泵周期的最優(yōu)選擇。

國外目前可生產(chǎn)該系列電纜的廠家主要有美國的Schlumberger 和Baker Hughes 等公司，產(chǎn)品從技術(shù)研發(fā)到生產(chǎn)制造等方面都具備一定的規(guī)模和實(shí)力，生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)品得到了認(rèn)同和肯定，但是產(chǎn)品價格十分昂貴。國內(nèi)注藥劑潛油電纜的研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)相對滯后，產(chǎn)品尚未得到廣泛應(yīng)用。

3 注藥劑電纜結(jié)構(gòu)

（1）導(dǎo)體：采用實(shí)心無氧圓銅桿，規(guī)格一般為21.1 mm2、33 mm2、42.5 mm2。

（2）輔助絕緣層：采用聚酰亞胺/F46 復(fù)合薄膜。

（3）絕緣層：采用高溫三元乙丙橡膠。

（4）護(hù)套層：采用鉛或合金鉛。

（5）墊層：采用無紡布繞包或玻璃絲編織。

（6）注藥管：采用316L 不銹鋼管。

（7）鋼帶鎧裝層：采用鍍鋅鋼帶、304 不銹鋼帶、316L不銹鋼帶或蒙乃爾鋼帶。

4 注藥劑潛油電纜技術(shù)指標(biāo)

注藥劑電纜常用型號規(guī)格見表1，技術(shù)指標(biāo)見表2，電纜截面結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

表2 注藥劑電纜技術(shù)指標(biāo)

圖2 注藥劑電纜截面結(jié)構(gòu)

注藥劑潛油電纜同時具備了一體化鎧裝成型、簡化施工作業(yè)流程和實(shí)現(xiàn)多措施注藥方式、能為油井注入不同的藥劑提供多個通道等應(yīng)用特點(diǎn)。

5 注藥劑成套裝置工作原理

注藥劑成套裝置由藥劑箱本體、自動控制系統(tǒng)、注藥撬裝（注藥房）、注藥管網(wǎng)和注藥劑電纜組成。成套裝置主要管口包括注藥管線所配套的316L（或304）不銹鋼材料1/2 針型閥門、單向止回閥以及與井口采油樹配套的單井注液口。

正常工作時，注藥劑成套裝置通過自身電機(jī)帶動的柱塞泵進(jìn)行兩種藥劑的單井次、單井計(jì)量加注。單井單獨(dú)的輸藥管線與井口套管專用連接裝置連接，無需動火。實(shí)現(xiàn)單井阻垢、油液降黏的功效。

注藥劑成套裝置能夠滿足自動化程度高、注藥量準(zhǔn)確、操作簡單的工況特性。工作壓力能夠自行凋節(jié)，具有自行設(shè)計(jì)的機(jī)械式分路分配閥，適合叢式井井場一機(jī)多路使用、逐井循環(huán)的方式進(jìn)行注藥。

注藥劑成套裝置采用380 V/50 Hz 的供電電源，電控系統(tǒng)接入功率為1.5 kW（不含地面伴熱），叢式井井場單臺最大功率可達(dá)25 kW?？沙休d的最大壓力為10 MPa，能實(shí)現(xiàn)單井加藥速度0.05 m3/h，最大排量可達(dá)50 L/h。單井的注藥速度一般設(shè)定為每分鐘0.8 L，每天需要的注藥總量可根據(jù)注藥的工藝要求現(xiàn)場設(shè)定，由內(nèi)部程序自動完成設(shè)定的注藥工作（圖3、圖4）。

圖3 注藥劑成套裝置地面部分示意

圖4 注藥劑成套裝置管匯示意

注藥劑成套裝置一般采用PRC 智能控制系統(tǒng)，單套地面撬裝可同時與20 套單井注藥劑電纜連接，能夠依靠控制裝置觸摸屏顯示實(shí)時數(shù)據(jù)并設(shè)置各參數(shù)，根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動切換閥門并向各單井注藥。控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，各功能模塊相對獨(dú)立，方便安裝與后期維護(hù)，箱體具有液位保護(hù)功能，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

成套裝置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可與有線網(wǎng)絡(luò)或4G 無線網(wǎng)接口連接?，F(xiàn)場具備有線網(wǎng)絡(luò)時，遠(yuǎn)程控制模塊為以太網(wǎng)轉(zhuǎn)RS485 通信模塊；現(xiàn)場不具備有線網(wǎng)絡(luò)但有4G 信號時，遠(yuǎn)程控制模塊為4G 無線轉(zhuǎn)RS485 通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程人機(jī)交互，同時可用于集成并組。

注藥劑潛油電纜與地面注藥裝置組成的成套系統(tǒng)現(xiàn)已成功應(yīng)用于國內(nèi)多個高密度井場，具有占地空間小、節(jié)能效果強(qiáng)、清蠟效率高、低碳環(huán)保、遠(yuǎn)程監(jiān)控、動態(tài)采油等優(yōu)勢，且能夠?qū)崿F(xiàn)同一井場同時開展加密鉆井功能，市場前景廣闊。

6 應(yīng)用效果和推廣前景

注藥劑潛油電纜配備注藥劑控制系統(tǒng)，具有維修簡單、安裝方便、耐腐蝕性強(qiáng)、集約化設(shè)計(jì)、計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、無故障運(yùn)行時間長等特點(diǎn)。目前已在厄瓜多爾和大港油田得到應(yīng)用，累計(jì)安裝井次超過80 口。該產(chǎn)品能夠有效滿足高凝油、稠油、結(jié)蠟原油、易結(jié)垢油井的無桿泵舉升開采需求，形成潛油電纜系列化產(chǎn)品分支。目前已形成系列化產(chǎn)品品牌，實(shí)現(xiàn)了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。