夏新躍，歐雪慧 （中石化西北油田分公司塔河采油二廠，新疆 輪臺(tái) 841604）

塔河油田為非均質(zhì)性極強(qiáng)的奧陶系縫洞型碳酸鹽巖油藏，具有 “兩超三高”（超深、超稠、高含膠質(zhì)瀝青質(zhì)、高含硫化氫、高礦化度）的特點(diǎn)，由于油質(zhì)稠，原油沿井筒上升過(guò)程中流動(dòng)性逐漸變差[1－3]，為此，采用套管摻入稀油的降黏方式進(jìn)行開采。隨著油田超稠油區(qū)塊動(dòng)用程度加大，潛油電泵 （簡(jiǎn)稱電泵）因其舉升能力強(qiáng)、排量大的特點(diǎn)成為塔河油田機(jī)械采油的主要方式。

盡管電泵采油具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在塔河油田生產(chǎn)中時(shí)有電泵反轉(zhuǎn)案例發(fā)生，由于電泵井產(chǎn)量高，反轉(zhuǎn)直接影響采油廠上產(chǎn)步伐。為此，有必要對(duì)潛油電泵正反轉(zhuǎn)進(jìn)行研究和分析。

1 存在問(wèn)題

塔河油田油井超深，地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，修井過(guò)程中易發(fā)生井口溢流，甚至井噴，為此，在組下電泵機(jī)組過(guò)程中要求在保障作業(yè)質(zhì)量的情況下，盡量縮短施工時(shí)間，避免井口失控。由于標(biāo)定機(jī)組相序較為復(fù)雜，井口未組下管柱，井控風(fēng)險(xiǎn)大，因此，在修井過(guò)程中未采用標(biāo)定相序方法來(lái)確認(rèn)電泵正反轉(zhuǎn)。

由于電泵未標(biāo)定相序，難以直接確認(rèn)正反轉(zhuǎn)，因此在生產(chǎn)時(shí)需要通過(guò)改變相序來(lái)對(duì)比油壓變化，從而確認(rèn)電泵的正反轉(zhuǎn)，由于部分油井初期開井頻率較低，井筒全為稀油 （塔河油田因稠油上返需要正注稀油處理井筒，因此，電泵管柱中未下單流閥；同時(shí)為避免稠油進(jìn)入電泵中，新檢泵井要求在完井時(shí)油管正注一容積稀油，套管注入一環(huán)空容積稀油），油壓通常較低，觀察油壓變化不明顯，難以準(zhǔn)確判斷電泵正反轉(zhuǎn)。

塔河油田 “兩超三高”的特點(diǎn)導(dǎo)致電泵運(yùn)行井況復(fù)雜，部分油井電泵運(yùn)行壽命不足1個(gè)月，因此，盡量減少電泵啟停次數(shù)，降低對(duì)電泵的損害成為采油廠的重要管理措施，但為了對(duì)比油壓變化，需要頻繁停機(jī)倒相序來(lái)確認(rèn)正反轉(zhuǎn)，加速了保護(hù)器失效、電器絕緣下降的趨勢(shì)，影響了電泵的正常運(yùn)行。

2 理論依據(jù)

2.1 憋壓壓力變化分析

有關(guān)學(xué)者[4－7]在憋壓時(shí)根據(jù)憋壓過(guò)程中壓力上升速度的變化規(guī)律將其過(guò)程分為4個(gè)階段：

1）憋壓第Ⅰ階段 主要是油管內(nèi)自由氣體的壓縮過(guò)程，表現(xiàn)為井口油壓與憋壓時(shí)間呈指數(shù)上升關(guān)系。

2）憋壓第Ⅱ階段 主要是油管內(nèi)混合液體的壓縮過(guò)程，表現(xiàn)為井口油壓與憋壓時(shí)間呈線性關(guān)系。

3）憋壓第Ⅲ階段 主要是泵排出口壓力與液面恢復(fù)造成的吸入口壓力同步增加，表現(xiàn)為井口油壓與憋壓時(shí)間呈現(xiàn)關(guān)井壓力恢復(fù)的對(duì)數(shù)關(guān)系。

4）憋壓第Ⅳ階段 主要是憋壓后停泵，因單流閥關(guān)閉無(wú)流體與外部介質(zhì)進(jìn)行交換，壓力將保持在停泵前的水平上，表現(xiàn)為井口油壓與憋壓時(shí)間呈現(xiàn)水平直線關(guān)系。

塔河油田電泵管柱中未下單流閥，且采用套管摻稀生產(chǎn)方式，因此在憋壓過(guò)程中不存在第Ⅳ階段，由于憋壓值在上升后短時(shí)間內(nèi)便能趨向穩(wěn)定值，因此，通常取該穩(wěn)定值作為判斷依據(jù)。

2.2 潛油電泵特性分析

理論公式表明，對(duì)于同一臺(tái)潛油電泵，其排量、揚(yáng)程、功率參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化而變化，其中排量與轉(zhuǎn)速為一次方關(guān)系，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速為二次方關(guān)系，功率與轉(zhuǎn)速為三次方關(guān)系[8－9]；由于電泵井的生產(chǎn)頻率可決定轉(zhuǎn)速，且與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，可得：

2.1 超聲微泡造影劑攜RPM對(duì)T24細(xì)胞增殖的影響 對(duì)照組、RPM組和超聲微泡造影劑攜RPM組3組細(xì)胞的生長(zhǎng)能力分別為1.065±0.026、0.816±0.021和0.512±0.013，可見，經(jīng)過(guò)RPM和超聲微泡造影劑攜RPM處理過(guò)后的T24細(xì)胞生長(zhǎng)能力明顯下降，其中超聲微泡造影劑攜RPM組與空白對(duì)照組、RPM組存在顯著差異(P<0.05)。

式中，H折為電泵實(shí)際頻率下的折算揚(yáng)程，即總動(dòng)壓頭，m；H理為電泵額定頻率下的理論揚(yáng)程，m；f實(shí)為電泵實(shí)際頻率，Hz；f額為電泵額定頻率，Hz。

電泵井的總動(dòng)壓頭[10]：

式中，Hp為電泵井的泵掛深度，m；Po為電泵井實(shí)際生產(chǎn)頻率下的油壓折算壓頭，m；Ft為摩阻損失壓頭，m；P為泵吸入口壓力折算壓頭，即沉沒度，m。

電泵井動(dòng)液面計(jì)算式：

式中，Hd為電泵井的動(dòng)液面，m。

由式 （1）、式 （2）、式 （3）推導(dǎo)可得井口油壓壓頭計(jì)算公式：

由于新檢泵井井筒全為稀油，理論揚(yáng)程損失小，因此，理論揚(yáng)程選用電泵額定揚(yáng)程，同時(shí)憋壓穩(wěn)定后，流體基本無(wú)流動(dòng)，可不考慮磨阻損失，因此，忽略上述2項(xiàng)影響因素，式 （4）可簡(jiǎn)化為：

式中，H額為電泵額定揚(yáng)程，m。

由式 （5）可求得電泵井憋壓后的油壓壓頭，為便于分析判斷，折算為油壓壓力可得：

式中，P′o為電泵井實(shí)際生產(chǎn)頻率下的油壓折算壓力，MPa。

由電泵理論特性曲線 （見圖1）可知，揚(yáng)程隨排量增大而變小，當(dāng)電泵憋壓時(shí)，排量基本為0，實(shí)際舉升揚(yáng)程高于理論推薦舉升揚(yáng)程，由于憋壓揚(yáng)程高于額定揚(yáng)程，因此，為保證計(jì)算準(zhǔn)確，此時(shí)所選額定揚(yáng)程應(yīng)為憋壓所對(duì)應(yīng)的舉升揚(yáng)程。

雖然憋壓揚(yáng)程高于額定揚(yáng)程，但兩者差異不大 （見圖2），為便于日常計(jì)算處理，將憋壓揚(yáng)程改定為泵的額定揚(yáng)程。

圖1 電泵理論特性曲線

圖2 不同揚(yáng)程不同頻率下的折算揚(yáng)程對(duì)比圖

3 現(xiàn)場(chǎng)操作方法

①正反注稀油后，觀察油套壓是否落零，若落零，安排液面測(cè)試并現(xiàn)場(chǎng)讀取液面數(shù)據(jù)；②在泵型、液面、開井頻率已知的條件下，根據(jù)式 （6）折算最高憋壓壓力，并安裝1.2倍量程壓力表；③確認(rèn)地面設(shè)備、流程正常后，按開井頻率啟泵；④緩慢關(guān)閉生產(chǎn)翼生產(chǎn)閘門，油壓上升至某一值后基本穩(wěn)定并記錄該值，即電泵井實(shí)際生產(chǎn)頻率下的最大油壓；⑤緩慢打開生產(chǎn)翼生產(chǎn)閘門，打開生產(chǎn)翼油壓表考克，恢復(fù)油井正常生產(chǎn)；⑥對(duì)比實(shí)際壓力值與折算壓力值，若實(shí)際壓力值高于折算壓力值80%，則說(shuō)明是正轉(zhuǎn)，否則為反轉(zhuǎn)，調(diào)整相序，重復(fù)步驟④～⑤。

4 應(yīng)用效果及分析

TH12147井為塔河油田的一口采油井，所下泵型為QYDB-120／3500，泵掛深度為3200m，開井前油管正注15m3稀油，環(huán)空注入125m3稀油，監(jiān)測(cè)液面深度為1570m，以40Hz、3m3／h的摻稀量啟泵。

根據(jù)憋壓法將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入式 （6）可得最高折算壓力值：

采用憋壓法憋壓5min，油壓憋至6.8MPa趨于穩(wěn)定，對(duì)比憋壓實(shí)際值與折算壓力值可判斷為正轉(zhuǎn)。

由憋壓數(shù)據(jù)反推泵的憋壓揚(yáng)程有：

該井憋壓下理論憋壓揚(yáng)程為3600m，與計(jì)算憋壓揚(yáng)程相差58m，誤差率僅為1.6%。

5 認(rèn) 識(shí)

（1）憋壓法判斷電泵正反轉(zhuǎn)的操作方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可靠，成功率高，可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

（2）憋壓法判斷電泵正反轉(zhuǎn)可減少停機(jī)次數(shù)，通過(guò)憋壓法最多停機(jī)1次即可判定正反轉(zhuǎn)，而前期判斷方式至少需要1次才可判定。

（3）塔河油田電泵井井況惡劣，減少電泵停機(jī)次數(shù)是生產(chǎn)管理的重要措施，因此，憋壓法判斷電泵正反轉(zhuǎn)有利于降低停機(jī)次數(shù)，間接提高電泵運(yùn)行壽命。

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