電潛螺桿泵(ESPCP)是螺桿泵(PCP)和電潛泵(ESP)的組合,是一種非常適用于水平井的井下流體提升系統,屬于無桿泵系統,避免了管、桿摩擦損耗。螺桿泵能耐受地層出砂。Kulin水平井項目于2002年初開始,2003年12月完成,第一口水平井是Kulin082(KL082),第二口是Kulin083(KL083),完井后采用電潛螺桿泵進行人工舉升。KL082初始日產液708bbl,日產油531bbl,含水率25%;KL083日產液518bbl,日產油394bbl,含水率24%。鑒于相鄰的Duri油田有不固結砂,嚴重的出砂大大降低了有桿泵泵效,而水平井采用裸眼預制篩管完井難以控制出砂,因此Kulin水平井采用耐受地層出砂的無桿泵進行人工舉升。
因為螺桿泵不能用于水平井,電潛泵不能應對出砂,因此最終選用了電潛螺桿泵。Kulin水平井所用的電潛螺桿泵均安裝在95/8in生產套管中,且井斜率低于2°/100ft的直井段。螺桿泵中的定子橡膠工作溫度范圍為135~150oF,低于橡膠的耐溫極限。流量和泵效通過地面變速驅動(VSD)控制。這兩口水平井產量比同區直井平均產量高2.5~3.5倍。
1.電潛螺桿泵的設計電潛螺桿泵采用電潛泵作為井下驅動系統。螺桿泵是轉子在定子中心旋轉,隨著轉子轉動泵送流體。轉子由不銹鋼制成,表面鍍鉻防蝕。廠商可以根據井底溫度提供不同耐溫極限的定子橡膠。現有產品可以耐受的最大溫度為95℃(203℉)、105℃(221℉)、135℃(275℉)、和150℃(302℉)。由于井底溫度在65.6℃左右,因此選擇了耐溫95℃(203℉)的產品。此外,還要考慮橡膠是否與產出液中的芳香烴配伍。同時,螺桿泵啟動運行所需的功率、套管尺寸、井底溫度決定了電潛泵馬達尺寸。齒輪減速器的主要作用是提供螺桿泵所需的速度和扭矩。密封部分能防止井底流體進入減速器和馬達。柔性軸能將密封軸的轉動轉化為螺桿泵所需的扭矩。
2.電潛螺桿泵的安裝電潛螺桿泵設計安裝的極限是井斜率最大為15°/100ft的直井段。KL082井的電潛螺桿泵安裝在井深1440ft、真垂深度1267ft、傾角64°、井斜率1.6°/100ft的位置。KL083井安裝在井深1014ft、真垂深度891ft、傾角58°、井斜率1.5°/100ft的位置,使用31/2in油管安裝。同時,在泵上部90ft處安裝31/2in的控制閥和混流閥,安裝電纜保護器防止電纜和套管摩擦。安裝的兩部電潛泵馬達實際轉速為2333rpm,齒輪減速器傳動比9:1,泵速259rpm,螺桿泵流量881bbl/d。
3.現場應用KL082井電潛螺桿泵工作800天,平均泵效66%,未發現任何失效跡象,只是運行初期發現一些問題,原因可能是進液口堵塞,通過馬達反轉反沖洗順利排除后,轉入正常生產。KL083井電潛螺桿泵工作450天,平均泵效56%,未發生泵失效導致停機的問題。
4.結論
(1)電潛螺桿泵是電潛泵和螺桿泵的組合,具有很多適用于水平井的特點:a.即使對固相含量高的粘稠流體也有很高的生產效率;b.無桿泵系統消除了摩擦損耗;c.沒有盤根盒,避免了地面漏油;d.扭矩高;e.可以通過馬達反轉進行反沖洗。(
2)Kulin水平井電潛螺桿泵平均泵效為56%~66%,形成鮮明對比的是Duri水平井有桿泵泵效低于30%。
(3)電潛螺桿泵工作壽命長,這在KL082井和KL083井的生產中得到了充分體現。截至2004年6月,KL082井穩定工作超過800天,KL083井超過450天。