稱(chēng)“副油嘴”）來(lái)管理產(chǎn)液，使?jié)?/div>
油電泵機(jī)組產(chǎn)出的井液一部分通過(guò)
循環(huán)回液裝置回到套管環(huán)空，剩下
部分通過(guò)另一側(cè)出液管線(xiàn)前往計(jì)量
間站或者注水井。在電泵井生產(chǎn)過(guò)
程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要調(diào)節(jié)產(chǎn)液
油嘴（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“主油嘴”），使
潛油電泵機(jī)組在原本無(wú)法連續(xù)提液
的低產(chǎn)井或受限的水源井可以實(shí)現(xiàn)
潛油電泵機(jī)組連續(xù)工作，減少機(jī)組
停機(jī)次數(shù)， 延長(zhǎng)潛油電泵運(yùn)行壽命。
循 環(huán) 回 液 裝 置 技 術(shù) 參 數(shù) 如
下： 循 環(huán) 回 液 裝 置 額 定 壓 力：
5,000psi（35Mpa）； 循 環(huán) 回 液
裝置額定溫度：-10℃ ~100℃；
循 環(huán) 回 液 裝 置 主 副 可 調(diào) 油 嘴：
（1/64~128/64mm）2 寸 以 內(nèi) 連
續(xù)可調(diào)；潛油電泵排量范圍：101
系 列、130 系 列、QN30 或 QN55
型 500 桶（80 方）到 2000 桶（318
方）；油水井產(chǎn)量范圍：1,000 桶
（160 方）到 4,000 桶（640 方）。
潛油電泵舉升提液的過(guò)程中，
離心泵是系統(tǒng)中非常重要的部件，
直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的排量、 效率、
揚(yáng)程及各種采液指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，與系
統(tǒng)的整體性能密切相關(guān)。潛油電泵
系統(tǒng)是整體安裝到油水井底部射孔
段以上 200~300 米左右進(jìn)行提液的
人工舉升裝置。在油田開(kāi)發(fā)初期，
由于對(duì)油水藏供液能力估計(jì)比較樂(lè)
觀(guān)或數(shù)據(jù)不足或其他地面問(wèn)題，潛
油電泵機(jī)組安裝到油水井后運(yùn)行一
段時(shí)間后，開(kāi)始出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)
題， 導(dǎo)致潛油電泵機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，
出現(xiàn)機(jī)組欠載或高溫保護(hù)停機(jī)，機(jī)
組頻繁啟停，保護(hù)器呼吸頻繁，而
保護(hù)器總呼吸量在一定條件下是有
限的，當(dāng)保護(hù)器失效，井液進(jìn)入保
護(hù)器，進(jìn)而進(jìn)入電機(jī)致使系統(tǒng)電氣絕緣性能下降， 最終直接燒毀電機(jī)，
潛油電泵機(jī)組失效。為了延長(zhǎng)電泵
機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益，根
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在潛油電泵提產(chǎn)
井或水源井需要安裝循環(huán)回液裝置，
圖 1 中左圖是油井現(xiàn)場(chǎng)安裝。
理論指導(dǎo)結(jié)合
傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
為了使循環(huán)回液裝置在潛油電
泵機(jī)組運(yùn)行中達(dá)到理想的補(bǔ)償效果，
在現(xiàn)場(chǎng)操作中，必須對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)
控制。筆者大膽的提出了一種復(fù)合控制方式，探討了循環(huán)回液裝置地面主副油嘴和產(chǎn)量壓力的關(guān)系，同時(shí)結(jié)合潛油電泵實(shí)際運(yùn)行中從井底傳上來(lái)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種控制方式。簡(jiǎn)單的說(shuō)，根據(jù)地面裝置的主副油嘴大小來(lái)定量判斷流過(guò)的產(chǎn)量，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)量以及傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這些數(shù)據(jù)包括吸入口壓力（Pi）、排出口壓力 （Pd） 、 吸入口溫度 （Ti）以及電機(jī)溫度（Tm）。
1954 年吉爾伯特等人曾做了大量實(shí)驗(yàn)從而給出一個(gè)通過(guò)油嘴的產(chǎn)量的經(jīng)驗(yàn)公式 ，通過(guò)油嘴的產(chǎn)量主要和氣液比、嘴前壓力以及油嘴大小平方有關(guān)。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)主副油嘴的氣液比和嘴前壓力不變的，對(duì)于油井來(lái)說(shuō)，產(chǎn)量和油嘴大小有關(guān)系；對(duì)于水井來(lái)說(shuō)，氣液比不用考慮，那么產(chǎn)量也和油嘴大小有關(guān)系。把從井底到地面輸出看作是一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)包括潛油電泵機(jī)組產(chǎn)液輸出，井口主副油嘴產(chǎn)液輸入。那么整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)密閉系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒定律，潛油電泵機(jī)組產(chǎn)液總輸出等于主副油嘴產(chǎn)液總輸入。每個(gè)管線(xiàn)的實(shí)際排量主要和管線(xiàn)的面積相關(guān)，由于現(xiàn)場(chǎng)油嘴的規(guī)格相同，采油井汽油比保持不變，采水井不用考慮氣油比，再結(jié)合吉爾伯特油嘴與產(chǎn)能公式，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題和適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，通過(guò)主副油嘴的產(chǎn)液只和油嘴大小的平方成正比，那么通過(guò)管線(xiàn)的產(chǎn)量只與油嘴平方成正比。這就是為什么現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作時(shí)，當(dāng)主油嘴為 1 寸，而副油嘴為半寸，通過(guò)副油嘴的產(chǎn)量呈指數(shù)遞減的主要原因。
傳統(tǒng)的電流卡片診斷方法僅僅是對(duì)某些故障進(jìn)行定性解釋?zhuān)狈?/span>對(duì)故障的系統(tǒng)分，不能明確故障產(chǎn)生的真實(shí)原因。隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外油田開(kāi)始使用井下傳感器，井下傳感器能通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)直接傳到采油工程師的辦公室，采油工程師能通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的診斷潛油電泵工況。井下傳感器能采集參數(shù)據(jù)，包括潛油電泵吸入口壓力 Pi、排出口壓力 Pd、電機(jī)和吸入口的溫度 Ti 和 Tm、震動(dòng) Vi、泄漏電流等。根據(jù)傳感器的內(nèi)存大小，傳感器數(shù)據(jù)間隔時(shí)間可以在線(xiàn)設(shè)定，可以每秒取一個(gè)數(shù)據(jù)，也可以每分鐘取一個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在潛油電泵穩(wěn)定工作之前，建議每秒取一個(gè)數(shù)據(jù)， 工作穩(wěn)定后的一個(gè)星期內(nèi)，設(shè)定成每 5 秒鐘取一個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)星期后設(shè)定每 1 分鐘取一個(gè)數(shù)據(jù)。便于操作對(duì)比和機(jī)組性能分析，一定要在機(jī)組運(yùn)行前后都要取得這些數(shù)據(jù)。
安裝使用情況及效果
潛 油 電 泵 采 油 X 井 應(yīng) 用。 該油 田 在 2015 年 10 月 份 在 區(qū) 塊 的西南部安裝了一口潛油電泵井。機(jī)組安裝之前，數(shù)據(jù)油藏參數(shù)如下：1.34bpd/psi, 油藏壓力 32.3Mpa,預(yù) 產(chǎn) 量 318 方， 泵 掛 深 度 1,900米。 根 據(jù) 這 些 參 數(shù) 潛 油 電 泵 廠(chǎng) 家進(jìn) 行 了 選 井 選 泵， 最 后 確 定 泵 型為 QN55/100+100 級(jí) /200 千 瓦/1,900 伏 /82 安 /1,480 米揚(yáng)程。
安裝完畢后投產(chǎn)成功。機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后，由于機(jī)組吸入口壓力持續(xù)下降，液面維持不住，供液能力嚴(yán)重不足，產(chǎn)液量大幅下降，機(jī)組頻繁欠載停機(jī)，離心泵效率非常低，只有 30%，而機(jī)組系統(tǒng)效率更底，電機(jī)散熱也得不到保障，造成機(jī)組多次欠載、 過(guò)熱停機(jī)。 經(jīng)過(guò)分析，斷定是提供的產(chǎn)液指數(shù)偏高，油藏壓力過(guò)大， 油井的供液能力被高估，致使選用電泵機(jī)組偏大，這樣電泵機(jī)組長(zhǎng)期在欠載低效狀態(tài)下運(yùn)行，影響機(jī)組壽命。為保障有足夠的井液供電泵機(jī)組抽汲，2015 年 10 月底，加裝了循環(huán)回液裝置。
循環(huán)回液裝置主副油嘴開(kāi)始設(shè)定 為 18/64 英 寸 &16/64 英 寸，運(yùn)行后電機(jī)散熱暫時(shí)沒(méi)有問(wèn)題。同時(shí)整個(gè)機(jī)組的產(chǎn)液量增長(zhǎng)，但潛油電泵吸入口壓力卻持續(xù)下降，說(shuō)明產(chǎn)出多，沉沒(méi)度沒(méi)有穩(wěn)定，需要及時(shí) 調(diào) 整。 第 4 天， 主 副 油 嘴 調(diào) 為20/64 英寸 &18/64 英寸，這樣看似主油嘴增加，輸往計(jì)量間的產(chǎn)液量也應(yīng)該增加，但實(shí)際上在變小，這樣返回到油井環(huán)空的液量在增加，液面將有所改善。1 天后，傳感器參數(shù) Pi:1,463psi（10.08Mpa），Pd:3,221psi（22.21Mpa），Ti:78℃，Tm:81℃。這說(shuō)明動(dòng)液面還在持續(xù)下降，而且電機(jī)溫度有小幅升高。
繼續(xù)觀(guān)察 4 天，傳感器讀數(shù)依然顯示出吸入口壓力下降趨勢(shì)，還需要進(jìn)一步調(diào)整。第 9 天，主副油嘴 調(diào) 為 22/64 英 寸 &20/64 英寸，傳感器參數(shù)Pi:1,270psi （8.76Mpa） 、Pd:2,930psi（20.21Mpa）、Ti:78℃、Tm:83 ℃， 吸 入 口 的 壓力在接下來(lái)的兩天依然下降，3 天后， 傳 感 器 參 數(shù) 開(kāi) 始 趨 于 平 穩(wěn)，第 6 天，傳感器參數(shù) Pi:1,182psi（8.15Mpa）、Pd:2,949psi（20.33Mpa）、Ti:80 ℃、Tm:83℃，雖然電機(jī)溫度較高，但不再出現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢(shì)，而且吸入口壓力還有所回升，然后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明在這種條件下，是潛油電泵系統(tǒng)最佳工作狀態(tài)，而且也能達(dá)到潛油電泵機(jī)組連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。
潛油電泵水源 Y 井應(yīng)用
2016年 1 月 份 在 油 田 的 控 制 站 北 部 安裝了一口潛油電泵，用來(lái)作為水源井， 通 過(guò) 已 建 的 地 面 4Mpa 輸 水管線(xiàn)給另外一口注水井注水。在潛油電泵安裝之前，油藏參數(shù)如下：采油指數(shù) 20~40bpd/psi，油藏壓力 20.68Mpa，預(yù)期產(chǎn)量 478~795方，泵掛深度 1,950 米。根據(jù)這些參數(shù)潛油電泵廠(chǎng)家進(jìn)行了選井選泵QN55/237 級(jí) /230 千瓦 /2,185 伏/82 安 /1,280 米揚(yáng)程。油井成功試抽后確認(rèn)潛油電泵性能正常，但電泵運(yùn)行后向水源井注水發(fā)現(xiàn)，4Mpa壓力根本無(wú)法將更多水注入到井底，注水量低于 100 桶（16 方）。QN55 型電泵的 3,500 桶（556 方）提液嚴(yán)重受到了限制。潛油電泵機(jī)組無(wú)法在最佳排量范圍內(nèi)進(jìn)行工作，離心泵效率極低，在 10% 以?xún)?nèi)。
重 新 規(guī) 劃 方 案 后， 在 注 水 井安裝了一臺(tái)增壓泵注水，這樣從水源井來(lái)水經(jīng)過(guò)管線(xiàn)后由增壓泵向注水井注水，由于水源井的水藏壓力充足，通過(guò)逐步摸索，在井口控制在 2,500psi（17.2Mpa） 的 壓 力以?xún)?nèi)， 2,100 桶（334 方）是該井最佳穩(wěn)定注入量。這樣從水源 Y 井來(lái)水就可以控制在 1,000 桶（159方）。 但 2,100 桶 不 是 水 源 井 潛油電泵機(jī)組的最佳排量，為了保證潛油電泵機(jī)組長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)，決定安裝循環(huán)回液裝置。安裝循環(huán)回液裝置后，主副油嘴分別為 56/64 英寸 &40/64 英寸，電泵傳感器參數(shù)為 Pi:3,017psi（20.8MPa）、Pd:3,396psi（23.42Mpa）、Ti:77℃、 Tm:80℃。 根據(jù)試抽結(jié)果，潛油電泵機(jī)組頻率 35 赫茲時(shí)，抽水量為 3,500 桶，而在該參數(shù)下，實(shí)際抽水量為 2,264 桶（360 方），用公式（7）計(jì)算抽水量為 2,317桶（368 方），誤差率僅為 3.23%，1,173 桶水回到環(huán)空（186 方）。注 水 一 段 時(shí) 間 之 后 , 發(fā) 現(xiàn)2,264 桶（360 方）注水量以及現(xiàn)有壓力下無(wú)法繼續(xù)注水，調(diào)節(jié)主副油嘴為 64/64 英寸 &48/64 英寸，潛油電泵運(yùn)行頻率保持不變，電泵井 下 傳 感 器 參 數(shù) 為 Pi:3,019psi（20.8Mpa）、Pd:3,235psi（ 2 2 . 3 M p a ） 、 T i : 7 8 ℃ 、Tm:81℃，實(shí)際抽水量為 2,119 桶，用理論公式 （7） 2,240 桶 （356 方） ，誤差率僅為5.7%,1,381桶 （219方）水回到環(huán)空。注水井的水量保持穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)大的波動(dòng)。由于一開(kāi)始就能用我們理論進(jìn)行指導(dǎo)，整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程很好的適應(yīng)了注水井水量的要求，而且整個(gè)潛油電泵的運(yùn)行也相對(duì)穩(wěn)定，除了中間有幾次由于注水井高壓注水泵本身冷卻系統(tǒng)導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)外，整個(gè)過(guò)程水源井潛油泵機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
現(xiàn)場(chǎng)兩口泵抽井是截然不同的兩種情況，一口井作為水源 Y 井，一口用在油藏供液不足 X 油井，油井是油藏?zé)o法供液， 而水井則是水藏充足，注入到注水井量受限，最終兩口潛油電泵井的問(wèn)題一樣，就是潛油電泵的提液能力受限限制，無(wú)法發(fā)揮潛油電泵高效提液的特點(diǎn)，循環(huán)回液裝置實(shí)際應(yīng)用很好的解決了這些問(wèn)題。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際摸索應(yīng)用，理論很好的指導(dǎo)了工作。從 X 井和Y 井潛油電泵機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行看，由于循環(huán)回液裝置按照需要回注流體到油套環(huán)空，優(yōu)化了潛油電泵的排液量， 極大的提高了離心泵效率，取得了令人滿(mǎn)意的效果。
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