深井电潜泵排水采气工艺技术研究及应用

本文针对川渝气田气井井深、井温高、地层压力 系数低、复产后井口压力高、排液量大等特点，开展 了适合川渝气田深井电潜泵排水采气配套工艺技术 研究，在研究中创新工艺优化设计理论及施工工艺 技术，自主研制了具有国内领先水平的电潜泵专用 井口装置，解决了电潜泵运行中三项电流不平衡问 题，有效保护电缆，延长机组运行寿命，从而为川渝 气田二次开发和老气田稳产提供有力技术保障。
熊 杰等． 深井电潜泵排水采气工艺技术研究及应用． 钻采工艺，2012，35 （ 4） ： 60 － 61
摘 要： 为满足川渝气田井深、井温高、地层压力系数低、复产后井口压力高、排液量大等特点，开展了深井电
潜泵排水采气工艺技术研究，自主研制的电潜泵专用井口装置达到国内领先水平，创新了工艺设计方法和现场施
Tel： + 86 － 838 － 2422445 E － mail： swpizxf@ sina． com
NEW METHOD TO DISTINGUISH AND EVALUATE WATER BREAKTHROUGH OF COMPLICATED AND HIGH PRESSURED GAS WELL
采用先进的井下监测系统（ 图 5） ，在变频器或二次 仪表上实时 显 示 电 机 温 度、机 组 震 动、泵 吸 入 口 压 力、泵出口压力、运行电流、电压等参数，帮助技术人 员更好的分析井下机组工况，及时调整运行参数，合 理的制定工作制度等。 4． 电缆保护器
在管柱下入过程中，电缆与套管之间的摩擦无 法避免，特别是在油管接箍位置，容易摩擦造成电缆 的损坏，采用在接箍位置对电缆实施保护的电缆保 护器上下两端螺栓固定，可利用气动扳手快速装卸， 操作方便。 5． 施工工艺
Vol． 35 No． 4 July 2012
DRILLING ＆ PRODUCTION TECHNOLOGY
ABSTRACT 5
high angle deviated gas wells． Key words： west Sichuan gas field，natural gas，liquid
loading，laboratory experiment，critical gas production ZHOU Xingfu，born in 1977，engineer，master，is en-
累增产气量 /104 m3
9． 76 13． 29 96． 65
日排水量 / m3
330 ～ 450 ＞ 300
180 ～ 300
累排水量 /104 m3
2． 3 15． 95 11． 07
四、结论
（ 1） 针 对 川 渝 气 田 低 压、产 水 量 大、深 井 的 特 点，引入“变气液比、变产液 指 数”等 理 念，创 新 设 计，使机组运行参数覆盖井的整个生产范围。
收稿日期： 2012 － 06 － 28 作者简介： 熊杰（ 1980 － ） ，工程师，2005 年毕业于重庆大学，现在西南油气田分公司采气工程研究院从事油气开采方面的工作。地址： （ 618300） 四川省广汉市，电话： （ 0838） 5151761，E － mail： xiongjie@ petrochina． com． cn
现场试验中首次采用电缆跨接工艺技术在泵挂 深度超过 3 000 m 的井中应用（ 表 1） ，采用合理的 电缆跨接工艺，能有效地避免泵挂深，导致三相电流
三、现场应用及效果
2009 年 10 月 至 12 月 利 用 研 究 成 果，分 别 在 QX12 井、QX14 井、TD90 井等 3 口井开展了现场应 用，创造了国内泵挂最深超过 4 000 m，入井连续运 转周期近两年的国内电潜泵排水采气新记录，工艺 技术达到了国内领先水平（ 表 2） 。TD90 井电潜泵 连续稳定排水，排水量维持在 300 ～ 450 m3 / d，拉开 生产压差达 25 MPa，压降漏斗加深，供液半径扩大。 动态监测结果表明，TD90 井强排水后，减缓了地层 水向气藏北部的推进速度，存在出水迹象的 TD91 井水气比明显下降，对气藏主产气区起到了较好的 保护作用，气藏整体排水采气效果明显。QX 须二 气藏因开展 QX12 井、QX14 井电潜泵整体强排水， 气藏 日 排 水 达 900 m3 以 上 （ 电 潜 泵 排 水 达 500 m3 ） ，使 QX6 井、QX8 井、QX004 － 2 等井增产效果 明显，为 QX 须二气藏开展整体治水工作提供了技 术保障，稳定了气藏正常生产。
针对排水采气工艺井，在优选分离器方面，选择 了有交叉流道，大角度螺旋导流叶轮，能处理不同气 液比的高效分离器，并使分离器工作效果覆盖设计
井整个可能出现的产能范围。
二、配套装置 / 技术研究
1． 电潜泵专用井口装置 井口装置安全系数方面充分考虑泵挂深度，电
缆，电机、油管自重及满井筒水重量等因素； 国内首 次采用国外最先进的 BIW 井口穿越系统，保护了电 缆的整体性，大幅度提高了电潜泵专用井口的整体 承压等级（ 设计压力等级 70 MPa） ，快速插座式连 接，使 操 作 更 方 便、快 捷。 电 潜 泵 机 组 正 常 运 行 期 间，井口套压达 8． 5 MPa，较过去电潜泵井口 3 MPa 的压力等级有显著提高。并在井下机组出现故障 后，为了维持气井的排水采气要求，利用电潜泵完井 管柱进行气举排水生产，井口套压最高达 18 MPa， 现场实验效果证明，自主研发的电潜泵专用井口装 置具有安全可靠，安装方便，承压能力高等优点，各 项性能指标达到国内领先水平。 2． 自动换向阀
工工艺技术，成功应用于 TD90、QX12 等井。泵挂深度、连续运转时间均创造了国内电潜泵排水采气新记录。
关键词： 深井； 电潜泵； 排水采气； 研究； 应用
中图分类号： TE 377
文献标识码： A
DOI： 10． 3969 / J． ISSN． 1006 － 768X． 2012． 04． 20
自动换向阀 ADV（ 图 1） 安装在泵出口处，或者 根据需要安装在油管的任何部位，取代传统的单流 阀和泄油阀。电潜泵排水初期，关闭油管与环空： 若 气井能够复活一段时间则通过油管自喷生产； 可以 根据产能情况确定油管或套管生产，最大程度地保 持气井最大携液自喷生产； 若电潜泵停止运转，油管 与环空可在此处连通，可以注入泡沫剂，或者实施气 举排液（ 电潜泵出现故障停机时） 来维持气藏排水，
TD90 井 4078 QX12 井 3195 QX14 井 3232
运行 频率 / Hz
50 55 50
三相电流 /A
Ia Ib Ic 418 428 419 331 335 333 326 356 339
不平 衡度
1． 5 0． 6 4． 6
跨接 次数
两次 两次 一次
图 1 ADV 工作示意图
3． 井下监测系统 传统的井下监测系统只能监测井下电机温度，
·60·
LING ＆ PRODUCTION TECHNOLOGY
2012 年 7 月
July 2012
深井电潜泵排水采气工艺技术研究及应用
熊 杰1 ，王学强1 ，孙新云2 ，王威林1 ，彭 杨1 ，朱 昆1
（ 1 西南油气田分公司采气工程研究院 2 哈萨克斯坦 MMG 公司）
一、创新工艺设计
在电潜泵 工 艺 设 计 过 程 中，考 虑 到 气 井“变 气 液比，变产液指数”的生产特点，在泵分离器选择上 进行了优选。 1. 泵型优选
为了减少泵系统因井下情况变化导致泵无法正 常工作，选择的泵要实现通过调整电机的运行频率 使泵运行在设计范围内，并确保机组稳定工作点离 最佳效率点最近，尤其在针对高气液比的井，泵的选 择采用了径向流、混向流及气体处理泵组合的方式， 解决了单一径向流泵对高气液比影响大和单一混向 流泵扬程低的问题，扩大了泵系统在高气液比井的 应用的范围。 2. 分离器优选
［2］ 杨川东． 采气工程［M］． 北京石油工业出版社，1997． ［3］ 廖毅，段方华，李川东，等． 变频电潜泵在排水采气工
艺中的应用［J］． 钻采工艺，2003，26（ 增） ． ［4］ 赵章明． 电潜泵工艺在四川气田的应用与分析［J］． 钻
采工艺，2004，27（ 2） ．
（ 编辑： 黄晓川）
Abstract： Through continuous practice and explore，Tarim oilfield has formed a new method，which can distinguish and estimate formation water breakthrough． That is in the early breakthrough period，the water breakthrough and water production were distinguished and estimated based on the change of chloride concentration and sharp reduce of oil pressure，in the high water － cut stage，based on gas well production dynamic date，using vertical conduit flow model estimated formation water production rate． This method was so simple and utility that could effectively distinguish and evaluate the gas well＇s water producing status in the whole producing process，which was valuable for guiding the production of the gas field．
（ 2） 自主研发的电潜泵专用井口各项技术性能 指标达国内领先水平，现场试验验证了该套装置的 安全、可靠、现场易操作性。
（ 3） 首次应用电缆跨接工艺，有效避免泵挂深， 导致三相电流不平衡，单项电缆发热量大，影响动力
电缆及机组的使用寿命的问题，解决了深井电潜泵 工艺一项瓶颈技术。
参考文献
［1］ 采油技术手册（ 第四分册） ［M］． 北京： 石油工业出版 社，1993．
gaged in the research on gas production technology． Add： Sinopect Southwest Company West Sichuan Gas Pro-
duction Plant， No． 399 Taishan North Road， Deyang City 618000，Sichuan Province，P． R． China
井号
TD 90 QX 12 QX 14
井深 /m
5055 3695 3600
表 2 电潜泵工艺井生产数据统计（ 截至 2011． 7． 18）
泵挂深度 /m
4078 3195 3215
启机运转时间 /d
68 652 593
纯运转时间 /d
65 517 482
日增产气量 /104 m3
0． 3 ～ 0． 4 0． 02 ～ 0． 03 0． 2 ～ 0． 3
ZHAO Xiaojun1，2 ， XU Hongjun2 ， ZHANG Chao2 and SONG Chunyan3 （ 1． State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University； 2． Tarim Oilfield Company Natural Gas Department； 3． CCDC Changqing Drilling Co． ） ，DPT 35（ 4） ，2012： 50 － 52
第 35 卷 第 4 期
Vol. 35 No. 4
钻
采
工
艺
DRILLING ＆ PRODUCTION TECHNOLOGY
·61·
不致因电潜泵检泵或待料期间导致气藏水浸加剧。
不平衡度大，使单项电缆发热量大，影响动力电缆及 机组的使用寿命的问题。
表 1 电缆跨接对电缆不平衡度的影响
井号
泵挂 深度
/m