一类电泵机组掉井事故分析及解决措施

2019-07-31钟楚红顾俊颖

承德石油高等专科学校学报 2019年3期

贾林，钟楚红，顾俊颖，刘颖

(1.中国石油塔里木油田公司 1a.开发事业部哈得作业区;1b.开发事业部油藏工程部，新疆库尔勒 841000；2.西南石油大学石油工程专业2017级7班，四川成都 610000)

电动潜油离心泵(简称电潜泵、潜油电泵或电泵)是一种起步较晚、发展较快、效率较高、应用范围较广的无杆抽油设备，现已在油田领域内得到广泛的应用。

目前国内水平井常用的采油方式有有杆泵采油和电潜泵采油，而国外的水平井常用的采油方式以电潜泵为主。新疆塔里木油田水平井比较多，直井段一般为7″技术套管，斜井水平段则是5″生产套管[1]。受套管条件的限制，潜油电泵机组的工作区域大多都在7″技术套管当中。一旦电泵机组出现掉井事件，在斜井段5″生产套管里很难实现电泵机组的打捞工作。因此，为解决这个问题，在所有电泵工程施工设计方案中，要求首先在电机尾部安装防落接头，一旦出现掉井事故，电泵机组尾部连接的防落接头可通过7″技术套管(内径157.08 mm)坐落到5″生产套管(内径121.36 mm)以上部位，可避免电泵机组落在5″生产套管斜井段或水平井段内。同时在变径以上安装防落接头，也便于在(7″技术套管)较大的环形空间内，进行电泵机组掉井后的打捞工作。但同时，防落接头下未安装防砂管也增加了机组落井的风险[2]。

1 现场方面设计的方案

新疆塔里木油田电泵井安装带有防落接头的电泵机组，在安装工程施工设计方案上，主要有以下两种设计方案。

1)带防砂管方案

在电泵井井下出砂较严重的油井安装电泵，需要对潜油电泵机组进行防砂设计。带筛管方案就是在设计方案上要求在电机尾部带有筛管和双皮碗封隔器及防落接头，在设计方案中将防落接头安装在筛管尾部，见图1。该方案有效的减少砂子进入泵入口，能够保证潜油电泵机组的长期稳定运转。同时该方案在作业期间未出现电泵井机组落井事故[3]。

2)不带防砂管方案

在电泵井没有表现油井出砂的安装电泵，在设计方案上只是要求在电机尾部直接带有防落接头，见图2。在实际施工过程中，不带筛管方案中所应用的电泵机组掉井事故率较高。据2013～2016年统计数据表明，仅XX作业区，不带筛管方案应用的电泵机组两年共施工26口井，其中2口井电泵机组掉井，掉井事故率达到7.69%；由于新疆塔里木油田的油井由7″套管变径为5″套管位置都比较深(大约都在2 500 m～4 000 m)，潜油电泵机组一旦出现掉井事故，打捞难度较大[4]。

2 问题原因分析

闸板封井器内闸板直径是Φ280 mm，高度是172 mm；防落接头防落支撑外径是Φ140 mm，高度是52 mm，在起落过程中只要是偏离中心位置，闸板内向上活动空间的高度只有120 mm，极易出现电机尾部防落接头被防喷器闸板内槽位置卡住(见图3)，井口防喷器双闸板距平台7～8 m，电机与防掉接头长度约为4 m，机组在上提吊起时作业时间约2 s，由于电泵机组吊卡吊链的有效负载只是2.5 t～3.5 t，而修井机能承受上百吨的拉力，闸板内槽遇卡后电泵吊卡吊链在一瞬间极易被拉断，瞬间断落后发生机组掉井事件。同时电泵之间依靠螺栓连接，处于拉力薄弱环节，带有防落接头的电泵机组在上提通过防喷器期间稍遇卡易造成电泵在螺栓处拔断，造成电泵机组掉井事件。

统计数据上分析，电机尾部带有防落接头的电泵机组比例占到作业机组的1/4以上，这也增加了机组在施工过程当中机组掉井风险和施工难度。

案例1：XX1-1H井；在2014年12月1日下泵施工期间，因为是在夜间向井下观察视线较差，在上提机组过程中，上、下节保护器中间法兰螺栓突然抻开断掉，小扁电缆从电缆头处抻出，下节保护器和电机掉井(见图4)。

案例2：XX4-5H井在2013年4月22日起泵施工期间掉井。在起泵期间电泵机组需要上下起落，吸入口和上节保护器中间法兰螺栓突然抻开断掉，小扁电缆从电缆头处抻出，上节保护器和下节保护器及电机掉井(见图5)。

3 改进设计

通过对以上问题的分析，采取以下措施：针对不带筛管设计的电泵机组，在下井连接电泵机组前，首先将防落接头连接在两根油管上，再把油管连接到电机尾部(详见图6和图7)，使防落接头在电机尾部以下约20 m处，因此防落接头在上提机组时，有较长的距离在井筒内上下起落，首先将机组安全提出，再将油管与防掉接头提出。可以避免电泵机组在起、下泵作业过程中，所产生的不必要风险或机组掉井事故。目前，上述工艺改进已经在油田现场推广应用，效果良好。