南海涠洲油田打捞落井潜油电泵的施工作业

狄正翔

中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司 广东湛江 524057

在南海海域涠洲油田，潜油电泵系统在油田开发中使用广泛。潜油电泵系统的离心泵采用多级结构，内部构造复杂。而且海上油井条件恶劣、多变，不仅腐蚀严重，而且高温、高气、高含砂量的油井对电机的工作性能和使用寿命有着致命的影响，频繁作业和潜油电泵系统自身材料结构、特性也会对电泵产生影响。因此，潜油电泵的故障发生率相对较高。特别是在检泵作业过程中存在潜油电泵从电泵机组以下全部落井的问题，为确保后续油井生产作业安全，需要及时高效地进行打捞作业。

现阶段海上油田中所用的潜油电泵系统多为多级离心泵，其工作原理与地面常见的普通离心泵基本相同。涠洲油田油井所用潜油电泵系统通常是以整套存在的，基本上可以分为井上、井下和链接三个部分。具体来说，井上部分包括变压器、控制柜、变频器等电力控制输出设备，接线器、地表线缆、传感器等传送装置，井口稳定装置、支架固定装置等，负责产生动力、监控井下部分并发布作业指令；
井下部分包括潜油电机、潜油电缆等电泵动力设备，保护器等电机保护装置，分离器等油气分离装置，负责开采原油、检测地质油量等重要信息、维持地下环境稳定并保护作业装置；
链接部分包括油管、电缆、缆绳等，负责将地面的动力传送到井下、将井下的产品及数据实时反馈地面、保护中间管路和电气线路，以及为维修、保养提供通道。

2.1 油井落鱼情况

涠洲油田X 井是一口水平井，水平段裸眼下入打孔管完井。从2020 年8 月下旬开始（生产约一个月后），电泵振动力变大；
2020 年10 月22 日，电泵过载停机，采油树RMS 电缆头位置测对地绝缘为零，三相直阻分别为5.1Ω、0.9MΩ 和0.8MΩ，确定井下机组故障。2020 年11 月17 日，检泵作业，起至电泵机组，发现井下电泵机组从下节电泵底部位置断开（图1），油气分离器及以下部分落井，电泵出井部分长度为7.705m、落井部分长为11.69m。检查出井电缆，发现电缆从圆扁电缆对接位置脱开，小扁电缆全部落井，长度约15.65m。该井潜油电泵系统落鱼明细见表1。

表1 涠洲油田X井潜油电泵系统落鱼明细

2021 年8 月11 日检泵作业时起至电泵机组，检查发现一只电泵手铐断裂，一半落井（图2）。

图2 潜油电泵手铐一半落井

2.2 落鱼情况分析

从电泵振动力变大一直到电泵落井（10 月下旬）发现，井下压力计测得振动力增大到标准的10 倍以上，很可能是振动导致电泵疲劳断裂。起电泵管柱前，最后测试的三相直阻数值很大，这说明电泵是在生产的时候就已经落井了。出井电泵机组电泵部分也有很明显的电缆磨痕，这也和电泵振动强烈的结论相符合。

由于理论上落鱼落井时带着15m 电缆和两个电缆手铐，同时当时井下2- 7/ 8”FLUSH 支管管柱是无接箍的，该井作业时电泵断裂。但是支管是2- 7/ 8”EUE 有接箍油管，电缆手铐挂在接箍处带出了电泵。这口井电缆手铐并不会在接箍处造成阻挡，也就是说手铐掉的可能变小了，前面提到的电泵振动力很大也有可能使手铐落井。但是很大概率手铐并没有提前落井，所以需要按照电缆和一副半手铐在鱼顶，一副手铐在分离器和保护器之间来考虑。

且在检泵作业中发现电泵在2684m 断落后往下掉，在37°～80°井斜中掉落860m。再加上出砂原因，刮管时提前探到鱼顶，最后离顶部封隔器位置还有一部分距离，一直压到10T 钻压，距离封隔器还有2m 距离，证明下面还有砂子。

总体分析认为，落井电泵的中间，分离器和保护器之间有一副手铐，电泵顶部有一副半手铐，井筒出砂，鱼顶杂物较多，落鱼可能有部分砂埋。

对井下落鱼情况分析认为，要确保打捞落井电泵作业快速高效，两趟式打捞作业方案最合适。其中第一趟用铣鞋加开窗套铣筒套铣出打捞位置，同时处理电缆及杂物施工；
第二趟用可退式卡瓦打捞筒打捞出所有落井电泵。

3.1 第一趟套铣作业

管柱组合：8- 1/ 8”铣鞋+8- 1/ 8”开窗套铣筒+ 大小头+ 变扣（310*411）+3- 1/ 2”短钻杆+3- 1/ 2”钻杆+ 震击器+3- 1/ 2”短钻杆+4- 3/ 4”钻铤*9+3- 1/ 2”钻杆。

在鱼顶以上开转盘转速10RPM@7- 11kN·m，排量20m3/ h@400psi，缓慢下放引入落鱼；
在深度距封隔器以上11.84m 遇阻憋停，提高转速30RPM@9- 12kN·m，套铣通过；
继续缓慢下放，最终套铣深度在封隔器以上8.74m，下压套铣一段时间无法通过。理论上落鱼鱼顶在封隔器以上11.69m，中间手铐在封隔器以上8.67m，根据深度对比可知这两个位置就是鱼顶和手铐，打捞位置足够。而且此次作业也是为了用开窗套铣筒处理电缆，于是不再继续磨铣，起钻。

起出套铣管有电缆卡在中间（图3），清理出后可以发现有大约5～6m 电缆，一副半电缆手铐和电泵花键套（图4）。可以推论实际情况是电泵之间靠下面的手铐托着一部分电缆，电缆基本堵住了井筒空间；
剩余的手铐、电缆花键套都掉在这个位置。很可能这些小件落井时还没有掉下去到井底，在中间有砂子的地方停留；
泵和电缆先掉下去堵住了环空，然后刮管作业将这些都推到电缆上面，这可以解释为什么电缆能将电缆手铐和花键套都带出来。

图3 套铣管中电缆

图4 套铣管中电缆等

3.2 第二趟打捞作业

管柱组合：8- 1/ 8”可退式卡瓦打捞筒（4- 1/ 8”篮瓦）+ 变扣（310*411）+3- 1/ 2”短钻杆+ 震击器+4- 3/ 4”钻铤*9+3- 1/ 2”钻杆。为了防止振动松脱，电泵所有丝扣连接处都会焊有防倒块，厚度3mm 左右，所以可以用大1/ 8寸的篮瓦去打捞，而且一般也能抓到本体。

鱼顶前测试排量20m3/ h@400psi，在落鱼顶部最多下压6T 钻压，泵压涨至500psi（指针波动大，不是特别直观，实际这个时候已经抓到落鱼）显示不明显，于是多次上提下放重新验证已经抓捞落鱼；
开启转盘10rpm@13kN·m 缓慢下放；
由于封隔器内径152mm 可以通过电泵，所以在旋转下放时可能将电泵推进封隔器和下部套管中间，第一次下放和上提时中途有遇阻，证明抓到落鱼；
再次下放到捞筒碰到封隔器顶部（管柱无法再下行），起钻。

起出捞筒打捞到电泵，中间的手铐在电泵进入封隔器的时候肯定会被挂掉，剩余电缆也有很大可能被刮掉。起出的电泵没有电缆和手铐，其余地方完好。

结合海上油井潜油电泵落井的多次打捞作业实践发现，一般会伴有电缆手铐和电缆等杂物。在有杂物的情况下，第一趟打捞往往无法成功，尤其是有固定手铐的情况下，下压十几吨都没法压过去。所以会采用套铣鞋加开窗套铣筒的方式，同时处理电缆和手铐等杂物，清理出打捞位置，然后再用合适的篮瓦以实现落井电泵的有效打捞。

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