鄭剛 （中石油長慶油田分公司超低滲透油藏開發(fā)部，陜西 西安710018）

王尚衛(wèi)，姚洋 （中石油長慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，陜西 西安7140018）

劉清云 （長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州434023）

長慶油田超低滲透油藏以叢式大井組定向井開發(fā)為主，復雜井眼軌跡油井不斷增多，常規(guī)有桿泵抽油系統(tǒng)桿管偏磨問題日益突出，縮短了油井的免修期，進一步增加了油井后期運行成本［1］。同時由于單井產(chǎn)液量普遍偏低，導致泵效、機采系統(tǒng)效率低。為解決上述問題，對井下直線電機無桿采油技術，并開展了工況診斷等一系列采油配套技術進行了現(xiàn)場試驗，取得較好的實施效果，為后期生產(chǎn)管理提供了新的思路和技術保障。

圖1 直線電機無桿采油裝置系統(tǒng)構成圖

1 系統(tǒng)技術原理及其組成

1．1 技術原理

井下直線電機無桿采油系統(tǒng)是由地面數(shù)控裝置通過動力電纜給井下往復式直線電機供電后，電機定子線圈在脈動交流電作用下產(chǎn)生交變磁場，周期性帶動永磁動子和泵柱塞做上下往復運動，達到舉升抽油的目的［2］。

1．2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由地面數(shù)控裝置、井下磁力驅(qū)動潛油泵、專用電纜等組成，其中井下磁力驅(qū)動潛油泵包括直線電機、篩管和柱塞泵，柱塞泵位于直線電機之上，二者通過永磁動子和推桿相連 （見圖1）。

2 配套技術研究

根據(jù)超低滲透油藏生產(chǎn)現(xiàn)狀，考慮井下直線電機無桿采油系統(tǒng)在生產(chǎn)、管理過程中與現(xiàn)有機采系統(tǒng)的差異性，結合長慶油田數(shù)字化建設的需要，對采油配套技術做了相關研究，以方便現(xiàn)場生產(chǎn)管理，確保系統(tǒng)平穩(wěn)高效運行。

2．1 遠程數(shù)據(jù)傳輸及設備控制

配套開發(fā)了控制柜嵌入式數(shù)據(jù)采集模塊及后端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠程傳輸以及設備遠程控制，提高了數(shù)字化程度，降低了工人勞動強度。目前可實現(xiàn)的功能有：采集電泵電機及控制柜工作狀態(tài)信息 （上、下行電流、頻率、沖程、沖次、運行狀態(tài)），電機工作狀態(tài)匯總分析，根據(jù)分析結果進行電機的遠程控制及參數(shù)調(diào)整［3］。

2．2 清防蠟技術

在直線電機無桿采油系統(tǒng)中，因為沒有抽油桿管的相對運動，相對于常規(guī)機采系統(tǒng)更容易結蠟。為此研發(fā)了三相低功耗加熱電纜技術，該技術采用三相銅芯電纜，配以絕緣材料與不銹鋼帶加工成圓柱型。下井時，加熱電纜置于油管中油井結蠟位置，通過地面控制系統(tǒng)供電給加熱電纜，按結蠟速度設定加熱時間，達到清蠟目的。同時，結合數(shù)據(jù)遠傳系統(tǒng)，可實現(xiàn)加熱電纜的遠程操作，進一步減少人工工作量。

2．3 工況診斷

工況診斷是保障直線電機采油系統(tǒng)正常運行的技術基礎，但目前還無成熟技術。通過對遠程監(jiān)控系統(tǒng)反饋的實時電流、電壓、壓力等數(shù)據(jù)進行跟蹤分析，與正常或理論情況下參數(shù)對比，結合生產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化，建立以電機、泵及管柱系統(tǒng)為基礎的各種典型故障圖版，以滿足對直線電機系統(tǒng)進行故障判別的要求［4］。

圖2為井下直線電機無桿采油系統(tǒng)運行中可能出現(xiàn)的各種典型故障圖版，可為生產(chǎn)系統(tǒng)運行故障診斷提供依據(jù)。

圖2 典型故障圖版

3 現(xiàn)場應用試驗

3．1 低滲透油藏試驗

直線電機采油作為一種新型采油技術，近年來，先后在我國大慶、遼河、勝利、等油田進行了現(xiàn)場試驗與應用，其中大慶油田下井無故障最長運行時間已達近900d。

長慶油田自2007年起，先后在安塞、隴東地區(qū)等低滲透油藏進行了27口井現(xiàn)場試驗，平均泵效由試驗前的41%上升到65%，平均節(jié)電率22%；并針對試驗初期出現(xiàn)的電機動子磁環(huán)腐蝕、動子桿彎曲，易造成電機故障的問題，采取了更換材質(zhì)、改進加工工藝等措施，提高了電機的可靠性，最長無故障運行時間達813d。

3．2 超低滲透油藏試驗

鑒于低滲透油藏的良好應用效果，將井下直線電機無桿采油及配套技術應用于長慶超低滲透油藏的X153區(qū)塊進行現(xiàn)場試驗，共試驗6口井，試驗井沖次0～10次／min無級調(diào)參，可實現(xiàn)油井最佳供排協(xié)調(diào)，試驗井生產(chǎn)情況如表1所示。

表1 試驗井生產(chǎn)情況統(tǒng)計表

試驗結果表明，試驗期間平均泵效達74．6%，較鄰井 （泵效47．4%）提高了27．2個百分點。另外，無桿采油系統(tǒng)可有效解決管桿偏磨問題，下井后至今已連續(xù)正常生產(chǎn)782d，未出現(xiàn)偏磨、漏失等故障，相鄰可對比井平均檢泵周期492d，井下直線電機無桿采油及配套技術的成功應用在實現(xiàn)油井最佳供排協(xié)調(diào)、節(jié)約日常維護成本的同時還提高了油田數(shù)字化管理水平。

4 結論及認識

1）直線電機無桿采油系統(tǒng)可從根本上解決管桿偏磨問題，可大幅降低維修作業(yè)成本，適用于用叢式大井組開發(fā)油井。

2）該技術可根據(jù)地層出液情況隨時便捷調(diào)整工作參數(shù) （0．1～10次／min），排量可在0．1～10．9m3／d（使用濫28mm泵）之間實現(xiàn)連續(xù)調(diào)整，為精細調(diào)整供排關系、控制流壓，合理高效開發(fā)提供基礎。該技術的試驗與應用，對超低滲油藏探索新型采油方式，實現(xiàn)效益開發(fā)，提供了新的技術思路。

3）遠程數(shù)據(jù)傳輸、設備控制、清防蠟等幾個方面采油配套研究，為油井數(shù)字化生產(chǎn)管理及直線電機采油系統(tǒng)平穩(wěn)高效運行提供了技術保障。

井下直線電機無桿采油及配套技術在長慶超低滲透油藏開采中的成功應用僅僅是一個良好的開端，下步還需在各復雜井眼軌跡、數(shù)字化系統(tǒng)之間的整合、降低單井成本等方面繼續(xù)進行深入探討和研究。

［1］曹剛 ．人工舉升工藝新進展 ［J］．國外油田工程，2003，19（8）：13～16．

［2］王善政 ．井下電潛式往復泵技術研究 ［D］．東營：中國石油大學，2009．

［3］黃曉，石歩乾，范喜群，等 ．潛油電泵油井井下工況診斷技術簡介 ［J］．油氣井測試，2000，9（4）：59～61．

［4］曲海，魏秦文，梁政，等 ．直線電機抽油泵泵閥不同工況特點研究 ［J］．石油礦場機械，2010，39（3）：12～17．