电潜泵加深泵挂设计与分析
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M P a) , 产层中深 地层压力 56 42 M Pa, 油 水界 面地层压力 56 86 M Pa, 饱和压力为 34 82M Pa。
地层原 油单 次脱 气试验 中, 地层 压力 63 70 M Pa, 试验压力 40 00M Pa, 地层温度 81 7 , 试 验温度 81 7 , 饱和压力 36 50M Pa, 气油比 440 m3 /m3。在 地 层 压 力 下, 地 层 原 油 体 积 系 数 为 2 182, 地层原油密度为 0 589 9 g / cm3。在饱和压 力下, 地层原油体积系数为 2 280, 地层原油密度 为 0 556 4 g / cm3, 溶解系数 为 12 08 m3 / ( m3 M Pa), 20 下脱气油密度为 0 837 5 g / cm3, 气体 密度为 1 019 8 ! 10- 3 g / cm3。 1 2 机组规格
( 2) 目前所 提供机组 规格为 Q05, 叶导轮型 号为 Q05, 属于轴流泵。由于该规格泵叶轮流道狭 小, 叶轮本身处理气体能力比较有限, 其最大处理 气体能力不超过 5% ( 此时气液比为 6 4% )。而 气油比严重时超过 30% , 也就是离心泵需要处理 气油比为 30% 左右的井液 ( 目前提供的高效分离 器处理能力为 30% , 根据现场实际经验气体分离 效率为 75% 左右, 出气严重时效率可能更低 ) , 大 大超过离心泵处理气体范围, 叶轮流道的大部分空 间被气体占据, 严重影响电潜泵的扬程、排量及效 率, 最终使离心泵停止排液。而从现场提供的资料 以及故障处理过程看, 机组停止运行基本上就是气 锁导致的。
图 1 电潜泵标准配置 1∀ 电缆; 2∀ 油管; 3∀ 电潜泵; 4∀ 分离 器; 5∀ 保护 器; 6∀ 电动 机 ; 7∀ 扶正 器 。
电潜泵机组实际配套如下。
2009年 第 37卷 第 12期
张喜雨: 电潜泵加深泵挂 设计与分析
∀ 95 ∀
泵: QYB101- 50 / 2500S1T, STG393;
根据油田提供的各种相关数据, 油井配套电潜
泵机组规格为 101 系列 Q05型, 地面设备 采用变
频器进行生产, 机组标准配置管柱如图 1所示。
1 油井基本数据
1 1 产能数据 80 01 井 位 于 中 油 阿 克 纠 宾 油 气 股 份公 司 肯 基
亚克采油厂, 该井从 2002年投产以来一直以自喷
从油井的相关参数以及电潜泵运行的相关数据
压力大, 在施工过程中进行了无固相液体压井。机 分析, 考虑到目前只能通过增加井底流压方法来减
组安装完毕之后, 马上投产。投产初期, 泵出压井 液密度大, 液体密度为 0 98~ 1 10 g / cm 3, 排量为 144 m3 /d。由于该井含气量大, 在投产过程中有大
方式进行生产, 2004年 12月和 2006年 10月中油 阿克纠宾油气股份公司分别对该井进行了高压物性
取样和油井测试工作。
油井自喷生 产时, 油嘴为 8 mm, 日产 液量 为 77 8 m3, 此时地 面生产油 气比为 270 m 3 /m 3, 含水质量分数 7 2% , 产层中部压力为 22 85 M Pa, 生产压差 33 58 MP a, 实测产液指数 2 32 m3 / ( d
3 1 2 500 m 泵挂气油比及气体影响
3 1 1 产能计算
按照产能计算的步骤计算如下: ( 1) 液体相对密度计算结果为 0 854; ( 2) 采油指数为 2 288 m3 / ( d M Pa) ;
( 3) 油藏压力主要由产层中 部流压和生产压 差组成, 计算结果为 57 2 M Pa;
( 4) 产能计算。饱和压力下产量 51 25 m3 / d, 最大含水时产量 95 49 m3 / d, 按照油气 2相计算, 流入特性曲线如图 2所示, 计算结果见表 1。
井液与盐水的逐渐替出, 原油含量越来越高, 含气
电动机: YQY114P - 71D;
量不断上升, 油、气、水 3 相混合 物比重逐 渐降
保护器: QYH 101ZH 3S+ QYH 101ZH 3S;
低, 电动机载荷也随之降低, 电流开始下降, 这属
分离器: QYF101XS;
于正常现象。随着井底流压的逐渐减小, 含气量逐
4 加深泵挂可行性分析
4 1 技术可行性 从油井下电潜泵投产运行情况来看, 8001井目
前以超过 80 m3 /d的产量运转, 导致泵吸入口的气 油比超过 30% , 超出了油气分离器处理能力, 使大 部分未经过分离的气体进入泵内。从该井历史运行 情况看, 8001井的套压最高时超过 20 M Pa, 最低不 低于 5M Pa, 这样油井生产时可以保持一个较大的 井底流压, 合理的生产压差, 让油井出液在 80m3 /d 以上。但电潜泵投产后, 油井并没有维持一个合理 的套压, 另外该井本身的产液能力有限, 不超过 100 m3 / d, 而电潜泵生产有时达 100 m3 / d。以上综合 作用导致电潜泵机组频繁欠载停机也就不足为怪了,
图 3 吸入口压力与气油比关系
3 1 3 气体影响分析 ( 1) 从图 3及表 1可以 看出, 当油井以高于
50 m3 /d产量进行生产而井底流压低于油藏饱和压 力时, 井底流压为 35 3 MP a, 小于泡点压力 36 5 M P a, 此时溶解在原油中的气体将会在井底条件下 析出, 对应的流压越小, 脱出的气体越多, 气油比 也越大, 泵必须处理的气体也越多。当油井产液量 每天超过 80 m 3 时, 气油比将超过 30% ( 理论计 算为 33% ) , 此时 已经超出 油气分 离器的 分离能 力, 没有分离的气体将进入离心泵, 进入泵内的气 体占整个混相体积的 6 4% 。
∀ 94 ∀
技术讨论
石油机械 CH INA PETRO LEUM M ACH IN ERY
2009年 第 37卷 第 12期
电潜泵加深泵挂设计与分析
张喜 雨
( 大庆油田力神泵业市场开发部 )
摘要 针对高含气电潜泵井生产存在的气锁问题, 根据合理生产流压, 采用对比分析的方法, 建立了 2 500和 3 000 m 2种泵挂深度的计算模型。分别在 2种泵挂深度下就气体对电潜泵的影响 进行了精确的计算并做了深入的分析。模型计算表明, 在现有油藏条件下电潜泵井加深泵挂工艺 是完全可行的, 该工艺方案可以作为本油田其他油井电潜泵生产和分析的理论依据。
充足, 井底流压大, 没有或者只有少量气体从井液
中脱出。此时井底机组吸入口气量小, 泵出液体主
图 2 流入特性曲线
要为压井液与盐水 的混合物, 排量较大 ( 折算排 3 1 2 气体计算
量为 115 ~ 130 m3 / d) , 远超 出机组排量, 因此电
( 1) 溶解气油比计算并校正为 172 m3 /m3;
变化 (图 3) , 只是吸入口压力增大。假设吸入口 处油水均匀混合, 可以求出在目前产液情况下 500 m 沉没度所产生的压力为 4 2 M Pa。分离器最高处 理能力为气油比 30% , 如果产液 在 80 m3 /d 的情 况下, 其对应的吸入口压力应等同于 70~ 75 m3 /d 之间的吸入口压力, 此时油气比 约为 21% ( 表 2 和图 4) , 在分离器有效处理范围之内。
频繁出现欠载停机状 况, 运行电流为 32 A, 从井
口和套管能放出大量气体, 套压最高 5 MP a, 现场 人员反复对泵进行憋压试验, 井口最高压力可以憋
3 加深电潜泵泵挂设计与分析
到 9 M Pa, 说明机组设备正常。 关井一段时间后, 6 月 24∀ 28 日重新开机进
行生产, 此时机组运转频率 50H z, 产量 60 m3 / d, 含水质量分数 41 8% , 井底流压 10 M P a, 套压 1 M P a, 气油比为 153, 机组 还是频 繁欠载 停机。 6 月 29日, 对变频器进行降低频率运行, 频率调到 45 H z, 此时, 机组能持续运行一段时间, 但是欠 载情况依然存在, 继续降低频率, 将机组频率调到 40 H z, 机组正常运行, 产量约 50 m3 /d, 井底流压 15 M Pa。由于 机组排量远低于当初 油田用户所期
电缆长度: 2 500 m。
渐升高, 而且此时套管压力 并没有进行很 好的控
2 8001井电潜泵生产情况分析
制, 大量气体放空, 油井经过连续抽汲已经处于亏 空状态, 此时分离器入口气油比大大超过其处理能 力, 泵内气锁, 空载运行, 无液流进泵, 机组欠载
2 1 机组运行情况
保护停机。
该井于 2008年 6月 19日进行作业, 由于油藏
望的排量, 而且变频设计也不能按照用户要求进行
调节, 所以对该井生产需要采取相应的处理措施。
2 2 电潜泵机组欠载原因分析及对策
由于该井地层能量大, 并含有硫化氢气体, 在
电潜泵安装施工前进行了非固相盐水压井。电潜泵
投产前井筒内充满高 密度混合盐水, 盐水密度为
1 1 g / cm3。在电潜泵投 产后的前几天, 油藏能量
关键词 电潜泵 加深泵挂 高油气比 产能分析
0引 言
电潜泵由于具有排量大、扬程高、自动化程度 高等优点, 现在已经成为一种主要人工举升方式。 合理设计电潜泵和优化电潜泵生产是高效开发油气 田和延长电潜泵运行寿命的根本保证。采用电潜泵 生产可以保证随着油井含水量的上升而进行大排量 采液, 从而提高产量 [ 1 ] 。 2008年, 哈萨克斯坦中 油阿克纠宾油气股份公司肯基亚克油田首次引进电 潜泵进行试验。该油田油藏饱和压力非常高, 压力 最高达到 36 5 M Pa, 油藏压力 56 MP a, 当井底流 压大大低于 36 5 M Pa时, 电潜泵吸入口处井液会 大量析出气体。从实际使用情况和现场试验来看, 当含有大量游离气体的井液进入电潜泵机组时, 游 离气体会对电潜泵机组的性能产生很大的影响, 严 重时可使离心泵流道的大部分空间被气体占据而产 生气锁现象, 最终使 离心泵停 止排液 [ 2] 。如果机 组长期这样运行, 必然导致电动机和电缆绝缘性能 下降, 从而最终烧毁电动机。为此, 需要合理加大 电潜泵深度, 使吸入口压力尽可能接近饱和压力, 最大限度消除气体对离心泵的影响, 减少机组停机 次数, 让油井更加经济地运行。
地层原 油单 次脱 气试验 中, 地层 压力 63 70 M Pa, 试验压力 40 00M Pa, 地层温度 81 7 , 试 验温度 81 7 , 饱和压力 36 50M Pa, 气油比 440 m3 /m3。在 地 层 压 力 下, 地 层 原 油 体 积 系 数 为 2 182, 地层原油密度为 0 589 9 g / cm3。在饱和压 力下, 地层原油体积系数为 2 280, 地层原油密度 为 0 556 4 g / cm3, 溶解系数 为 12 08 m3 / ( m3 M Pa), 20 下脱气油密度为 0 837 5 g / cm3, 气体 密度为 1 019 8 ! 10- 3 g / cm3。 1 2 机组规格
( 2) 目前所 提供机组 规格为 Q05, 叶导轮型 号为 Q05, 属于轴流泵。由于该规格泵叶轮流道狭 小, 叶轮本身处理气体能力比较有限, 其最大处理 气体能力不超过 5% ( 此时气液比为 6 4% )。而 气油比严重时超过 30% , 也就是离心泵需要处理 气油比为 30% 左右的井液 ( 目前提供的高效分离 器处理能力为 30% , 根据现场实际经验气体分离 效率为 75% 左右, 出气严重时效率可能更低 ) , 大 大超过离心泵处理气体范围, 叶轮流道的大部分空 间被气体占据, 严重影响电潜泵的扬程、排量及效 率, 最终使离心泵停止排液。而从现场提供的资料 以及故障处理过程看, 机组停止运行基本上就是气 锁导致的。
图 1 电潜泵标准配置 1∀ 电缆; 2∀ 油管; 3∀ 电潜泵; 4∀ 分离 器; 5∀ 保护 器; 6∀ 电动 机 ; 7∀ 扶正 器 。
电潜泵机组实际配套如下。
2009年 第 37卷 第 12期
张喜雨: 电潜泵加深泵挂 设计与分析
∀ 95 ∀
泵: QYB101- 50 / 2500S1T, STG393;
根据油田提供的各种相关数据, 油井配套电潜
泵机组规格为 101 系列 Q05型, 地面设备 采用变
频器进行生产, 机组标准配置管柱如图 1所示。
1 油井基本数据
1 1 产能数据 80 01 井 位 于 中 油 阿 克 纠 宾 油 气 股 份公 司 肯 基
亚克采油厂, 该井从 2002年投产以来一直以自喷
从油井的相关参数以及电潜泵运行的相关数据
压力大, 在施工过程中进行了无固相液体压井。机 分析, 考虑到目前只能通过增加井底流压方法来减
组安装完毕之后, 马上投产。投产初期, 泵出压井 液密度大, 液体密度为 0 98~ 1 10 g / cm 3, 排量为 144 m3 /d。由于该井含气量大, 在投产过程中有大
方式进行生产, 2004年 12月和 2006年 10月中油 阿克纠宾油气股份公司分别对该井进行了高压物性
取样和油井测试工作。
油井自喷生 产时, 油嘴为 8 mm, 日产 液量 为 77 8 m3, 此时地 面生产油 气比为 270 m 3 /m 3, 含水质量分数 7 2% , 产层中部压力为 22 85 M Pa, 生产压差 33 58 MP a, 实测产液指数 2 32 m3 / ( d
3 1 2 500 m 泵挂气油比及气体影响
3 1 1 产能计算
按照产能计算的步骤计算如下: ( 1) 液体相对密度计算结果为 0 854; ( 2) 采油指数为 2 288 m3 / ( d M Pa) ;
( 3) 油藏压力主要由产层中 部流压和生产压 差组成, 计算结果为 57 2 M Pa;
( 4) 产能计算。饱和压力下产量 51 25 m3 / d, 最大含水时产量 95 49 m3 / d, 按照油气 2相计算, 流入特性曲线如图 2所示, 计算结果见表 1。
井液与盐水的逐渐替出, 原油含量越来越高, 含气
电动机: YQY114P - 71D;
量不断上升, 油、气、水 3 相混合 物比重逐 渐降
保护器: QYH 101ZH 3S+ QYH 101ZH 3S;
低, 电动机载荷也随之降低, 电流开始下降, 这属
分离器: QYF101XS;
于正常现象。随着井底流压的逐渐减小, 含气量逐
4 加深泵挂可行性分析
4 1 技术可行性 从油井下电潜泵投产运行情况来看, 8001井目
前以超过 80 m3 /d的产量运转, 导致泵吸入口的气 油比超过 30% , 超出了油气分离器处理能力, 使大 部分未经过分离的气体进入泵内。从该井历史运行 情况看, 8001井的套压最高时超过 20 M Pa, 最低不 低于 5M Pa, 这样油井生产时可以保持一个较大的 井底流压, 合理的生产压差, 让油井出液在 80m3 /d 以上。但电潜泵投产后, 油井并没有维持一个合理 的套压, 另外该井本身的产液能力有限, 不超过 100 m3 / d, 而电潜泵生产有时达 100 m3 / d。以上综合 作用导致电潜泵机组频繁欠载停机也就不足为怪了,
图 3 吸入口压力与气油比关系
3 1 3 气体影响分析 ( 1) 从图 3及表 1可以 看出, 当油井以高于
50 m3 /d产量进行生产而井底流压低于油藏饱和压 力时, 井底流压为 35 3 MP a, 小于泡点压力 36 5 M P a, 此时溶解在原油中的气体将会在井底条件下 析出, 对应的流压越小, 脱出的气体越多, 气油比 也越大, 泵必须处理的气体也越多。当油井产液量 每天超过 80 m 3 时, 气油比将超过 30% ( 理论计 算为 33% ) , 此时 已经超出 油气分 离器的 分离能 力, 没有分离的气体将进入离心泵, 进入泵内的气 体占整个混相体积的 6 4% 。
∀ 94 ∀
技术讨论
石油机械 CH INA PETRO LEUM M ACH IN ERY
2009年 第 37卷 第 12期
电潜泵加深泵挂设计与分析
张喜 雨
( 大庆油田力神泵业市场开发部 )
摘要 针对高含气电潜泵井生产存在的气锁问题, 根据合理生产流压, 采用对比分析的方法, 建立了 2 500和 3 000 m 2种泵挂深度的计算模型。分别在 2种泵挂深度下就气体对电潜泵的影响 进行了精确的计算并做了深入的分析。模型计算表明, 在现有油藏条件下电潜泵井加深泵挂工艺 是完全可行的, 该工艺方案可以作为本油田其他油井电潜泵生产和分析的理论依据。
充足, 井底流压大, 没有或者只有少量气体从井液
中脱出。此时井底机组吸入口气量小, 泵出液体主
图 2 流入特性曲线
要为压井液与盐水 的混合物, 排量较大 ( 折算排 3 1 2 气体计算
量为 115 ~ 130 m3 / d) , 远超 出机组排量, 因此电
( 1) 溶解气油比计算并校正为 172 m3 /m3;
变化 (图 3) , 只是吸入口压力增大。假设吸入口 处油水均匀混合, 可以求出在目前产液情况下 500 m 沉没度所产生的压力为 4 2 M Pa。分离器最高处 理能力为气油比 30% , 如果产液 在 80 m3 /d 的情 况下, 其对应的吸入口压力应等同于 70~ 75 m3 /d 之间的吸入口压力, 此时油气比 约为 21% ( 表 2 和图 4) , 在分离器有效处理范围之内。
频繁出现欠载停机状 况, 运行电流为 32 A, 从井
口和套管能放出大量气体, 套压最高 5 MP a, 现场 人员反复对泵进行憋压试验, 井口最高压力可以憋
3 加深电潜泵泵挂设计与分析
到 9 M Pa, 说明机组设备正常。 关井一段时间后, 6 月 24∀ 28 日重新开机进
行生产, 此时机组运转频率 50H z, 产量 60 m3 / d, 含水质量分数 41 8% , 井底流压 10 M P a, 套压 1 M P a, 气油比为 153, 机组 还是频 繁欠载 停机。 6 月 29日, 对变频器进行降低频率运行, 频率调到 45 H z, 此时, 机组能持续运行一段时间, 但是欠 载情况依然存在, 继续降低频率, 将机组频率调到 40 H z, 机组正常运行, 产量约 50 m3 /d, 井底流压 15 M Pa。由于 机组排量远低于当初 油田用户所期
电缆长度: 2 500 m。
渐升高, 而且此时套管压力 并没有进行很 好的控
2 8001井电潜泵生产情况分析
制, 大量气体放空, 油井经过连续抽汲已经处于亏 空状态, 此时分离器入口气油比大大超过其处理能 力, 泵内气锁, 空载运行, 无液流进泵, 机组欠载
2 1 机组运行情况
保护停机。
该井于 2008年 6月 19日进行作业, 由于油藏
望的排量, 而且变频设计也不能按照用户要求进行
调节, 所以对该井生产需要采取相应的处理措施。
2 2 电潜泵机组欠载原因分析及对策
由于该井地层能量大, 并含有硫化氢气体, 在
电潜泵安装施工前进行了非固相盐水压井。电潜泵
投产前井筒内充满高 密度混合盐水, 盐水密度为
1 1 g / cm3。在电潜泵投 产后的前几天, 油藏能量
关键词 电潜泵 加深泵挂 高油气比 产能分析
0引 言
电潜泵由于具有排量大、扬程高、自动化程度 高等优点, 现在已经成为一种主要人工举升方式。 合理设计电潜泵和优化电潜泵生产是高效开发油气 田和延长电潜泵运行寿命的根本保证。采用电潜泵 生产可以保证随着油井含水量的上升而进行大排量 采液, 从而提高产量 [ 1 ] 。 2008年, 哈萨克斯坦中 油阿克纠宾油气股份公司肯基亚克油田首次引进电 潜泵进行试验。该油田油藏饱和压力非常高, 压力 最高达到 36 5 M Pa, 油藏压力 56 MP a, 当井底流 压大大低于 36 5 M Pa时, 电潜泵吸入口处井液会 大量析出气体。从实际使用情况和现场试验来看, 当含有大量游离气体的井液进入电潜泵机组时, 游 离气体会对电潜泵机组的性能产生很大的影响, 严 重时可使离心泵流道的大部分空间被气体占据而产 生气锁现象, 最终使 离心泵停 止排液 [ 2] 。如果机 组长期这样运行, 必然导致电动机和电缆绝缘性能 下降, 从而最终烧毁电动机。为此, 需要合理加大 电潜泵深度, 使吸入口压力尽可能接近饱和压力, 最大限度消除气体对离心泵的影响, 减少机组停机 次数, 让油井更加经济地运行。
