姚文忠

河南省濮阳市中原油田井下特种作业处，河南濮阳 457164

目前，我们的排液方式比较多，技术也比较成熟。但是，排液技术受排液工艺的限制，不同的排液工艺又受井况的限制。目前试油井排液方式有自喷、抽汲、气举、电泵等方式。抽汲和电泵排液多用于油井达不到自喷条件，需外力助排的井。

对于深井，常用电泵排液技术。试油井电泵排液工艺技术经现场实践，目前能够满足中原油田井深、高温、气液比波动大、产量变化范围大的要求，是一种即经济安全又环保的试油井排液工艺技术。不但克服了抽汲排液时井深、温度高、气液比高的困难，而且解决了油流通过井内管柱向上流动过程中的漏失，并且地面开关非常方便，无污染，为真实地反映油井产能提供了保障。

1 电潜泵的结构、工作流程和使用特性

电潜泵系统包括一台井下泵，动力电缆和地面控制设备。通常的使用方法是将井下泵悬挂于吊在井口装置的油管柱上，沉入油井液体之中，泵下面与一台沉没式电机相连，电机通过动力电缆和地面控制设备得到动力。

在所有人工举升方法中，电潜泵系统具有最大的产量范围。标准60Hz电潜泵的产量范围：16方/日～1430方/日（100桶/日～9000桶/日），变速驱动装置还能使其产量超过这一范围。虽然大多数操作人员都倾向于把电潜泵与大排量举升联系起来，但在连续运行中电潜泵的平均总产量小于1600方/日（10000桶/日）。

2 潜油电泵排液的特点

潜油电泵排液不但省时、无污染、无安全隐患，而且漏失量小，取样、计量准确，是油田勘探开发试油的良好方法。而且，潜油电泵试油成本低、占用设备及工具少，交替下来的设备可以投入到其它井的试油工作中。电动潜油泵适应于中高排量、低中粘度、低含砂的油井，定向井也能使用。在稠油常规开采条件下，砾石充填防砂井也可使用。

3 电泵参数的选择研究

通过试油井的产能和电泵排液理论的分析研究，便可确定试油井的产能和与之匹配的电泵，在选择电泵参数时还必须同时研究以下内容：

1）与试油井产能相匹配的电泵，需通过变频技术使泵在最高效率点或最高效率点附近工作；

2）泵的额定排量和试油井产能相匹配，额定扬程必须等于油井的总动压头；

3）潜油电机的输出功率必须满足泵举升液体所需的功率；

4）电缆、控制屏及变压器的选择，在保证套管尺寸要求的情况下，电缆的耐压和型号选择要尽量大一些，以减少其功率损失。考虑到试油井产能可能存在波动，控制屏和变压器的容量选择要稍大一些。

4 电泵排液理论研究

在电泵的选择计算中，电泵排液理论的研究一般有三种方法，一是油、气、水三相渗流时的井底流入特性方法，即IPR方法，二是相对采油指数方法，三是压力幂指数法。

本文只介绍油井流入特性方法。

油井流入特性方法中所使用的公式是由两个最基本的公式推导出来，即采油指数公式和沃格尔公式。

对于直线渗流段，其产量和井底压力的关系遵循采油指数公式，即

式中：qmax为纯液（油）相流时的最大产量，m3/d；

J为采液（油）指数，m3/（d.MPa）；

Pwf为井底流动压力，MPa；

PR为地层压力，MPa；

q为油井产量，m3/d。

当井底压力低于饱和压力时，产量与井底压力的关系曲线将发生弯曲，沃格尔（J.V.Vogel）对不同油井的流入动态曲线进行无因次处理后发现，它们都遵循下述关系：

式中：qMI为油、气两相渗流时的理论最大产量，m3/d。

当已知qMI时，便可应用上式求出任意井底流动压力下的产量。

一般油井的渗流为单相渗流，即为单纯的油或油、水两相渗流时，油井的产能预测比较简单，可直接应用采油指数公式计算出不同流压下的产量。所以，在这里我们只讨论油、气两相渗流和油、气、水三相渗流时的动态预测。这就要求：

1）预测前后的含水率是一样的，否则必须进行校正；

2）油井生产时的地层压力不变；

3）油井的完善性，即渗流效率等于1，否则须进行校正。

油、气两相渗流时的动态预测：

油、气混合型渗流特性曲线如图1所示。该曲线在饱和压力点以上为直线（纯液相渗流），而在饱和压力点以下为曲线（油、气两相渗流）。

对于直线渗流段，由采油指数公式知

对于曲线渗流段，由沃格尔公式可直接得到下式

式中：qMI为油、气两相渗流时理论最大产量，m3/d；

qb为饱和压力下的油井产量，m3/d；

解出上式中的井底流动压力Pwf则有

因此，只要计算出qb和qMI，便可由上式计算出曲线渗流段上任一产量下的井底流动压力。

如果直线部分和曲线部分在饱和压力点是连续的，那么可得到：

图1 油、气两相流入特性曲线

这样就得到了用qb计算qMI的关系式，只要知道直线渗流段上某一点的井底流动压力和产量，最大理论产量qMI就不难求出。可以应用自喷采油（低压降条件下）时的产量与井底流动压力资料预测机械采油（高压降条件下）时的任何流动压力下的产量。

综合以上所有公式，油、气两相渗流时动态预测的全部公式如下：

5 电泵排液技术的应用

通过以上试油井产能预测及电泵机械性能、排液理论和参数的研究，实现了电泵排液同试油井产能的匹配。电泵排液在最近试油井上得到广泛应用，取得了明显的效果。新型电泵机组不仅具有快速、省时、防污染的特点，而且具有极强的适应性。电泵排液数据表见表1。

表1 电泵排液数据表

卫371沙三下2991.9-3007.5 6 9 3.43 / 6.336.04309.4267.1100油水层

从表1中可以看出，新型电泵较好地实现了多次开关，并适应了产量由大到小及由小到大的多层次变化，且运转正常，从而证明了新型电泵机组在中原油田试油井上应用的可行性和有效性。还可以看出应用电泵排液6井口/8层，压裂液返排率至少达到100%，取得了很好的排液效果，同时也取得了很好的试油效果。平均每层节约排液周期5天多，大大缩短了试油周期，节约了试油成本。还可以看出，新型电泵机组，最大下深达3000m，有效地提高了抽汲深度，放大了压差。目前中原油田试油井的抽汲深度最深为1800m，国内据查最深可抽到2500m。新型电泵试油井排液能更快更准确地落实试油井的产能，为勘探开发储量的落实奠定了基础。

新型电泵在以上大范围的产量、温度、气液比波动的情况下均能正常运转，实际排液折算日产1m3～27.3m3，气液比120m3/m3～1200m3/m3，排出液体粘度变化为 3.04mPa·s～12.23mPa·s；井底压力变化为26.92MPa～54.08MPa。从而充分体现了新型电泵机组对温度和井内液体产能，气液比变化的适应性。总之，研究和实践证实，新型电泵机组完全适合于中原油田的试油井排液的要求，目前已成为试油工作中一种不可少的、理想的排液方式。

合理电泵机组的运用离不开油井产能预测。通过产能预测可达到合理配套井下机组和经济使用能源的目的。开发井产能预测可通过以上方法预测确定油井产能。但试油井只能通过测试得知油井的产能并通过以上方法进行产能预测，因此，对措施后试油井产能预测的研究非常重要。在中原油田，勘探新区的产能普遍较低，投产后大都无法直接获得自喷产能，需经措施才能获得工业油气流，因此要做到试油井电泵排液合理，准确落实油井产能就相当重要。

6 结论

今后应根据资料对比，选择适合探井的潜油电泵排液方式。确定合理的电泵试油井范围，避免盲目下电泵。在验证电潜泵效果时，对选井选层的认识非常重要，如果选层不合理，将给验证效果带来极大的误差。对于产液量较高，气油比大于500m3/m3，最好用电泵排液技术。电泵排液效率高，时间快，持续性较强。对于地层出砂严重的井不适用电泵排液，防止油井激动。对于地层出砂不严重的井排液可以下电泵，但泵的深度要在射孔井段200m以上。

根据以上问题，本文提出具体建议：

1）机械排液（抽汲排液及电泵排液）沉没度的研究比较欠缺。研究沉没度主要是为了更好地控制排液压差，准确录取试油资料，为下步开发提供较好的参考信息；

2）在制定排液方式和工作制度时，要综合各种因素，选择一套较好的方案，增强试油工作的科学性；

3）对于气井排液，由于气井携液能力与油管直径的平方成反比，油管内径愈小，气井的自喷带液能力越好。因此，气井宜采用小油管排液，可大大提高气井的携液能力。而压裂的气井，为减小油管的摩阻，大都采用3″油管压裂。在实际操作中，建议压后在适当的时间内换用小油管排液，以达到较好的排液效果。

[1]吴奇.井下作业监督[M].2版.北京：石油工业出版社，2004.