海上油田机采井故障原因分析及应对措施.pdf
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1、 97 技术研究2023年第11期1 现状电潜离心泵是海上油田生产最主要的人工举升方式,是油田产能贡献的主力,由于其排量范围大,扬程高,调节方便,运转寿命长,在海上油田广泛应用。海上油田机采井占生产井总井数92%,其中电潜离心泵占机采井比例更是高达98%。潜油电泵机组一般由井下电泵机组、地面控制设备、其他辅助设施3部分组成。电潜泵电机与普通电机的主要区别是,电泵电机的总体外形呈现细长形状,电机长度是直径的10余倍,潜油电机主要由定子、转子、止推轴承及径向扶正支撑机构、油路循环系统、引线连接等部件所组成,所有摩擦副全部采用滑动轴承1。这种特殊的设计结构的潜油电机一般位于井筒几百至几km的深处,井
2、况条件差异较大,需要面临油藏温度、电机运行时产生的温升等高温挑战,特稠油、超稠油黏度挑战,含砂井机械磨损挑战等全方位的严酷井况条件。机采井故障原因诊断需要从井况条件、产品质量、施工作业、运维维护等多方面综合分析。快速诊断电潜泵机采井故障原因,锁定故障点不仅可以帮助油田尽快恢复生产还可以避免造成修井,降低油田操作成本。全面解剖海上油田机采井故障的典型案例,详细分析了故障原因,对实际生产具有重要借鉴意义。2 故障分析广泛研究海上多个油田近600口机采井检泵案例后,把电泵故障分为选泵设计、井况条件、产品质量、施工作业和日常运维等几个方面。2.1 井况条件潜油电泵在油井中的工作环境对电泵的运行寿命影响
3、很大,也是一项重要因素,其中包括:高含砂井、高含气井、结垢、稠油井、高温井等。BZ井是海上油田一口低渗压裂井,施工作业完成后下入新机组,变频驱动35Hz启动运行正常,运转2天后由于供电系统故障而停机,恢复供电后35Hz启动电泵显示过载,仍无法启动,测电机电性能正常。根据故障现象描述,电泵安装下井后35Hz启动直至失电停机前运行正常,恢复送电后,在启动前对电泵机组的电性能检查无异常,但无法启动,因此初步判断该现象与井况有关,而保护器以下部分是密闭的,驱动轴不接触井液,说明在海上油田机采井故障原因分析及应对措施李海涛 白健华 王秋霞 蒋召平 于法浩 侯新旭 喻小刚 曾润中海石油(中国)有限公司天津
4、分公司渤海石油研究院 天津 300459摘要:海上油田机采井占生产井总井数92%,机采井故障会增加修井成本,这不仅造成桶油操作成本上升,而且耽误油田正产生产,影响产能。机采井故障原因分析是一项复杂的系统工程,整个过程包括井况条件、产品质量、施工作业、运维维护等方面。系统分析了海上油田机采井故障的原因和降低故障率的应对措施,对海上油田进一步提升维护能力、降低操作成本具有重要借鉴意义。关键词:机采井 故障分析 电潜泵A n a l y s i s o f me t h o d t o r e d u c e t h e f a i l u r e r a t e o f o f f s h o r
5、 e o i l f i e l d w e l lL i H a i t a o,B a i J i a n h u a,Wa n g Q i u x i a,J i a n g Z h a o p i n g,Y u F a h a o,H o u X i n x u,Y u X i a o g a n g,Z e n g R u nBohai Oil Research Institute,Tianjin Branch of CNOOC(China)Co.,Ltd.,Tianjin 300459 Abstract:Offshore oilfield artificial lifting a
6、ccounts for 92%of the total number of production wells,production well failure will increase the cost of workover,which not only causes the barrel oil operation cost to rise,but also delays the production of the oilfield and affects the production capacity.The failure rate analysis of artificial lif
7、ting well is a complex system engineering,and the whole process includes pump design,procurement,construction operations,daily operation and maintenance,etc.The causes of well artificial lifting well failure and methods to reduce the failure rate of offshore oilfield machines are systematically anal
8、yzed,which has reference significance for further improving maintenance capabilities and reducing operating costs in oilfields.Keywords:Artificial lifting well;Failure analysis;Submersible pump 中国海油集团公司“十四五”重大科技项目课题 2-海上高含水油田提高注采效率关键采油工艺技术(K J G G 2 0 2 1-0 5 0 2)支持。技术研究 98 2023年第11期停电期间在保护器以上的部件额外增
9、加了相当程度的旋转摩擦阻力矩。这种阻力矩的产生有2种可能:有异物进入泵内,造成泵内旋转部件的卡阻;井液中携带的某种杂质由于停泵随井液沉积在旋转部件与固定部件之间狭小的缝隙内,将会造成旋转件与固定件之间的摩擦阻力矩增大。机组停机原因是失电停机而不是故障过载停机,在泵吸入口处未装滤网,异物有可能随井液进入泵内,而且在泵内固定件与旋转件之间,叶导轮口环部位的间隙尺寸应在0.0890.191mm之间,如果有某种易粘敷的物质随井液沉积在叶导轮的间隙中,极容易造成叶导轮之间的摩擦阻力增大或卡阻。综上分析,2种原因都不能排除。机组拆解后电机、保护器、进口段均正常,上、下节泵分别盘轴均无法盘动,将泵解体后发现
10、,减磨垫磨损正常,但流道内有少量细砂及垢状物质并有黏状物,取出一套叶轮、导壳,手持状态下叶轮在导壳内无法转动,摩擦阻力明显增大。拆检结果证实了的上述分析结论。图1 砂堵塞泵叶轮流道2.2 产品质量BZ井是海上油田一口电泵井,检泵作业完成后下入新机组机约25d,现场检测到电泵运行电流异常升高,机组很快停止运转。该井不存在高温、高含蜡、高黏原油等异常井况,投产垢该井产液量稳定,不存在大幅波动现象,机组运行过程中未有人工干预因素,机组运行时间远远低于平均检泵周期,电泵机组可能存在质量问题。机组拆解后用盘轴器对电机轴进行盘转,检查电机轴转动轻快无阻滞现象,未发现卡顿;拆开电机底座注油阀体,放净电机腔内
11、原有的电机油,进一步测量绝缘电阻。用2.5kV兆欧表测量定子绕组对地绝缘电阻为26M,远远小于规定值1000M,确定定子绕组绝缘损伤。绕组绝缘损伤可能原因有定子绕组受潮、绕组本身缺陷或检修工艺不当、机组温升导致的绕组过热、绝缘老化、马达内部进入金属异物、过大电压击穿。根据上述综合分析,怀疑定子绕组绝缘质量存在问题。进一步拆解后发现定子绕组绝缘损伤,浸漆不合格固化后脱落,验证了分析结果。2.3施工作业SZ井在电泵下井作业前进行地面检查时,测电机绕组对地绝缘电阻2000M,绕组冷态直流线电阻1.3而且三相平衡,但在进行工况仪的信号回路检查测试时发现信号回路有异常,在回路中施加DC120V电压,在通
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