潜油电泵供液不足机理分析及对策

刘凯

摘 要：潜油电泵提液增油是油田稳产增产的主要举升方式。针对潜油电泵供液不足频繁躺井的问题，研究分析了具体机理，并制定了治理对策，助推电泵效益開发。

关键词：潜油电泵;供液不足

1  前言

潜油电泵是现河采油厂特高含水期（综合含水94.4% ）开发的重要举升工艺，以仅占采油厂9%的开井数产出了占采油厂15%的日油量。潜油电泵提液增油是采油厂取得产量主动的重要手段，然而近年来，部分电泵井措施后供液不足造成措施无效，甚至躺井的情况频繁出现，已成为制约电泵效益开发的关键问题。

2  供液不足对潜油电泵生产影响的机理分析

2.1 现状

2017年-2018年，共有10口井潜油电泵措施后供液不足，额外增加作业13井次，额外投入费用251万元。10口井最终转抽6口，补孔合采2口，仍停井观察1口。如河106-斜45井，2018年5月封窜改层单采沙二31，完井配套150方电泵，泵挂1800m，投产后生产14天供液不足，检电泵改为60方电泵，加深至2000米，仍然生产15天后供液不足。

2.2 机理分析

根据理论研究，结合现场情况印证分析，供液不足对潜油电泵的影响主要为以下几方面：

（1）散热差，造成局部高温

根据GB/T16750-2015《潜油电泵机组》要求，为保障电机散热良好，电机表面液流速度应大于0.3m/s，折算成液量，则电泵的日产液量应在80方以上，然而现场为保证产量，一般也会采用60方小电泵。当供液不足时，电机本身效率降低，电机散热无法及时带走，电机温度将急剧增加。[1]以河31-斜173为例，60方泵，产液为10方时电机温度将增加42℃，机组处温度将超过120度。电机运转时热量无法及时散发，往往会导致电机因过热而烧毁。

（2）造成井况恶化

一是加剧结垢。采油厂电泵井矿化度3.4 104mg/l，当油井内井温升高时，离心泵泵壳及叶导轮附近的液体很容易出现过饱和状态，且泵壳需要的形核功较低，很容易形成结晶核，因此油水内易形成垢的物质会在这里出来沉积成垢。垢主要为碳酸钙，其溶解度随着温度上升而急剧下降。当供液不足生产时，易在泵的壳体上结垢形成隔热层，阻止电机运转时热量的散发，导致电机因过热而烧毁。另外潜油电泵的叶轮也会结垢，并且结垢后增大流动摩擦阻力，大大降低泵的效率，使泵过早损坏，或造成泵上止推轴启动运转时电机过载。如梁60-侧斜48井60方电泵1900米，生产时液量32方，液面1700米，仅生产30天泵卡，拆解泵内大量垢。

二是频繁启停。长期供液不足，会造成频繁启停。频繁启停一方面造成电机内部温度频繁交替上升和下降，造成保护器呼吸次数增加，影响使用寿命[2]，其次每次启动电泵一次，井下电机、电缆救回收到电机正常运转时额定电流2-8倍的冲击（监测梁11-斜76井开机电流111A，比正常生产电流35A，高3.1倍），对电机、电缆绝缘造成很大伤害，同时对泵的机械冲击伤害较大，容易造成机组的轴扭断或花键套脱销、断脱。

三是气体影响。当供液不足，沉没度过低时，原油大量脱气，使得井液中含有大量的游离气体，进入潜油电泵的气体体积也会大量增加。潜油电泵各级叶轮高速旋转时，叶轮上下压头产生压差，迫使井液中溶解气的溶解度下降并大量析出，而液体密度远大于气体密度，使得泵内气体大量累积，出现气阻和气锁现象。如计算泵挂950米，气油比65m3/t，液量250方时，计算骑在不同泵入口压力下的气液比，当泵入口压力为2兆帕时高达51.8%，已无法适应电泵生产。

（3）加剧叶轮磨损

目前潜油电泵中叶轮多为浮动叶轮，排量在100方以下为全浮动叶轮，排量在100方以上的潜油电泵叶轮70%为浮动，在正常生产时，叶轮会受油井供液的状况上下窜动。排量正常时，叶轮会处在悬浮状态;当供液不足，排量过低，会导致叶轮与导壳互相磨损，含砂又会加剧磨损。如史8-侧3井供液不足躺井，拆解机组泵叶轮下部磨损严重。

3 治理对策

3.1 加强方案论证，优选完井方案

针对地质认识不清层、新层，以抽油机井投产，便于灵活调整参数，同时探索应用温压探边试井测试技术，获取储层有效渗透率、油藏压力、采液指数，落实油藏边界、油水边界，便于方案的整体把握。对于潜力不清或能量无法长效保障，慎重下小电泵，避免短效生产，徒增操作成本，可采用有杆泵深抽或碳杆大泵深抽的方式，替代小电泵，利用其参数可调、适应性灵活的优势，实现长效生产。

3.2 改进泵结构，增强适应能力

针对地层能量不明的井，应用全压紧电泵。该泵叶轮与泵轴为一体， 叶轮与轴之间不会相对滑动，轴向力由高承载保护器承担。其主要特点，一是抗振动、抗弯曲能力强。全部导叶轮用锁紧螺母与泵轴固定为一体，整体结构刚度大，抗弯曲和振动能力提高;二是抗砂磨、抗结垢能力强。叶轮全压紧安装，轮柄之间没有间隙，砂不易进到叶轮轮柄与轴的间隙里去;三是高效、宽幅、高适应能力。机组具有更宽的排量适应范围。该泵对地层供液认识不清的井可适当延长生产周期。

4、结论

（1）供液不足对潜油电泵生产危害巨大，主要是局部高温降低机组电缆寿命、加剧井况恶化（结垢、频繁启停、气锁）、加剧机械磨损。

（2）电泵生产必须满足能量长期合理供给。不能仅满足目前能量状况，更要考虑对应水井的注水方向、注采井距、提配空间，特别是动态调整需综合分析，调整后做好跟踪。

参考文献：

[1] 张琪. 采油工程原理与设计，中国石油大学出版社，2000.

[2] 梅思杰，邵永实，刘军，师世刚. 潜油电泵技术，石油工业出版社，2004.