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29 技术研究2023年第9期某油田包含4个平台，目前油水井共计82口，其中2个无修井机小井口采油井下入的是双电潜泵，整个油田总共有88台电潜泵下入井下，随着电潜泵运行时间增加，油井产出液动态变化，整个油田油井故障率逐年增加。生产油井电泵都是变频电泵，由于油田油质较稠，加上井下状况复杂，容易出现卡泵的现象。电气部门经过摸索实践，分别通过调节变频参数解卡、固频解卡、反洗井结合变频器解卡这3种模式进行解卡，提高解卡效率，达到降本增效目的。1 电潜泵变频系统1.1 变频控制系统组成变频控制柜主要由以下几个部分组成：1）输入电抗器；2）变频器（VFD）模块；3）正弦波滤波器；4）触摸屏；5）软件系统。输入电抗器主要用于减少电源浪涌对变频器的冲击，提高变频器系统的可靠性；VFD模块通过整流器（SCR）整流后，经过电容滤波，最后通过功率单元（IGBT）模块对直流电源进行逆变，通过控制IGBT模块的导通角，可以逆变出任意频率的电源，从而达到改变电潜泵电机转速的目的1。1.2 变频卡泵原因分析1.2.1 出砂卡泵 由于油层吐砂严重，将机泵组以下的工艺尾管砂卡，砂埋或出砂上返而将机泵卡埋，造成整个工艺管柱遇卡阻，不能正常起管柱、换泵、调参等。1.2.2 结垢卡阻机泵组由于电潜泵处在油井结蜡点以下深度位置，有些油田原油含蜡量较高，最高的可达25%以上，蜡的析出温度又较低，往往低于35以下。这些集结析出的死蜡、死油长时间集聚变成较硬实的蜡块而阻卡机泵组2。1.2.3 杂质卡阻机泵组 杂质卡阻电潜泵也是油田较常见的故障类型，杂质一般指掉入环空的螺栓、螺母、电缆卡子等，虽然较小，但由于电潜泵外径较大，与套管环形空间间隙很小，特别是电机的侧向凸出与电缆连接处，工作外径更是较大，这种小物件一旦落入环空，将使机泵组严重受卡阻。1.2.4 电缆脱落堆积卡阻电潜泵 在更换电潜泵的起管柱作业中，由于电缆不能与管柱同步，或者在开始活动管柱时，上提负荷过大而拔脱油管，同时也将电缆拔断，使电缆脱落堆积，造成电缆堆积卡阻电潜泵3。以上几种卡阻类型中，前2种为海上油田常见的类型。可利用油田电潜泵组地面设备，通过电机正反转、提高频率、提高档位电压冲击等方式尝试解卡。渐进式解卡技术对电泵故障停机的效果分析邵伟民中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东 湛江 524057摘要：某海上油田电潜泵电力驱动通过变频柜驱动电潜泵变压器，当电泵启动阻力大时，导致电潜泵电机无法启动导致躺井，损失产量。针对该问题，提出采用“反循环洗井+变频正反转+固频解卡”相结合的解卡操作新模式，解决由于井下故障卡泵引起的无法启动问题，达到解卡电潜泵目的，产生明显经济效益。关键词：躺井 反循环洗井 固频解卡 卡泵A n a l y s i s o f t h e E f f e c t o f P r o g r e s s i v e C a r d R e l e a s e T e c h n o l o g y o n E l e c t r i c P u mp F a u l t S h u t d o w nS h a o We i mi nCNOOC（China）Limited Zhanjiang Branch，Zhanjiang 524057Abstract：A certain offshore oil field drives an electric pump through a frequency conversion cabinet and an electric submersible pump transformer.When the starting resistance of the electric pump is high，the electric submersible pump motor cannot be started，leading to well laying and loss of production.In response to this issue，this article proposes a new mode of card release operation that combines reverse circulation well flushing+variable frequency forward and reverse rotation+fixed frequency card release to solve the problem of unable to start due to downhole malfunction of the pump，achieve the goal of card release of the electric submersible pump，and generate significant economic benefits.Keywords：failed well；Reverse circulation well flushing；Fixed frequency deblocking；stuck pump技术研究 30 2023年第9期2 解卡原理2.1 电力配电流程目前油田油井生产主要分为工频和变频带电泵生产，两者的电力系统配电流程存在差异。工频配电流程：抽屉柜-多档位变压器-固频柜-井口接线箱-潜油电泵。变频配电流程：抽屉柜-变频柜-多档位变压器-井口接线箱-潜油电泵；固频生产启动时具有水锤效应，同时无法控制、调节生产，而变频生产能够根据井下情况合理设置频率生产，能够有效地控制产量，适应井下复杂的变化。目前油田基本使用变频柜带电泵生产。对于井下地质较为复杂情况，变频生产电泵扭矩较小，容易引起卡泵现象，电泵解卡是油田不可避免的一项重要工作，某油田也是经过多年探索，逐渐形成自身特色的解卡流程。2.2 解卡原因变频柜控制电机有很多优势，可以使电机启动电流从零开始，减轻了对供电网络的冲击和对供电容量的要求，延长设备的使用寿命，节省设备的维护费用。但是当潜油电泵被卡住时，由于变频柜控制潜油电泵启动初始转矩较小，如果卡泵情况严重，则无法启动解卡。按照传统方法，当潜油电泵出现卡泵时采用变频解卡不成功后，采用提泵检修作业，维修时间长，费用高。2.3 解卡原理固频解卡：电泵工频启动时，由于是全电压启动，起动转矩大、启动时间短，具有很好的冲击解卡特性。可以利用固频柜接入的方式冲击解卡，能有缩短起井时间，节省修井费用。设置变频器参数解卡：通过改变变频器参数增加输出扭矩，达到解卡目的。反洗电潜泵进行解卡：通过注水井的高压力进行井底电泵反洗，将卡泵物质反洗出来，从而达到解卡目的。3 解卡流程演变3.1 变频解卡3.1.1 改变变频器参数解卡电潜泵发生卡泵且卡泵不严重时适用于通过改变变频器参数进行电泵解卡，电机转矩在50Hz以下时，是与频率成正比变化的；当频率f达到50Hz时，电机达到最大输出功率，即额定功率；电机功率：P=1.732UIcos 电机转矩：T=9549P/n；式中：cos功率因数；T转矩；n转速图1 转矩、电压与频率曲线关系卡泵时变频启动出现过载停机的原因：原因1：斜坡启动时间尚未达到最大电压（扭矩）输出，解卡力矩不够。原因2：变频器过载保护，发生在最大力矩之前。应该将过载保护设定在最大扭矩之后动作，使最大的解卡力矩具有较长作用时间。解决方法1：通过设定参数，缩短变频器斜坡加速时间（设置为0），在变频柜内部本地盘设定。解决方法2：适当提高变压器档位，提高电机扭矩。在50Hz情况下，电机端给定60Hz时该给的电压，并未超过电机额定电压。以B2井为例，如表1所示。表1 B2井提档效果对比11-2B平台电泵额定电压/V电缆压降/V变压器档位/VB2H下泵（生产）2081（60Hz）1602387B2H下泵（解卡）2081（50Hz）1602626解卡档位时，50Hz运行，电泵端电压为2626*5/6-160=2028V。解决方法3：手动反转冲击运行2s，直接50Hz启动；然后按50Hz正转2s；最后再反转2s。不超过3次冲击。变频器过载、短路保护按照规定设置投入（厂家默认值），不允许旁通。3.1.2 正反转解卡通过电机正反转，给叶轮一个反向扭矩，使泵体中的死蜡、死油松动，减轻卡组现象，使叶轮重新获得旋转空间，进而完成解卡。电机正反转解卡操作较为简便，通过变频器更改相序设置就可实现。正反转解卡可以作为电泵井解卡首选，对于发生电潜泵卡泵的现象可以首先选择该方式作为尝试，对于卡阻不严重的机组可实现解卡。31 技术研究2023年第9期电机正反转解卡需注意：（1）在正反转解卡过程中对电泵机组的保护措施，避免由于保护参数不合理，电泵运行参数监控不到位、造成机组损坏。（2）若初次正转解卡不成功，可尝试反转交替运行解卡，机组正转及反转切换应间隔10min以上。变频解卡的思路：变频柜解卡方案至少提供额定力矩的100%（50Hz运行）或者120%（60Hz）进行解卡。变频解卡的优点主要是：操作简单，只要修改相关参数和变压器档位，对于初期井下卡泵不严重的电泵井有一定效果。变频解卡缺点是：成功率较低，对于井下卡泵复杂情况或者电泵卡泵严重井效果基本为0。3.1.3 提高频率解卡（1）首先对电潜泵电机进行检查，测量电潜泵三相绕组与对地绝缘均正常，井下泵工况仪显示电机温度正常，排除电机及电缆故障；（2）在变频器中更改启泵频率加速时间，由5s减少为0.1s；（3）启泵频率由30Hz提升至50Hz；（4）保护参数设置，欠载电流设为0，过载电流设为额定电流的1.5倍，过载延时停机时间为8s；（5）确认现场流程，记录启泵前单井压力温度等生产参数；（6）50Hz启泵生产，电泵正常启动，电流正常；（7）启泵后井口压力温度明显上升；（8）初步判断电机解卡成功；（9）解卡成功后，在变频柜触摸屏上进行操作，降低电泵频率至正常生产频率；（10）根据电泵运行情况重新设置保护参数。提频冲击解卡原理分析：提频冲击解卡原理是，通过提升频率，缩短频率加速时间达到短时间、大扭矩的冲击效果；利用快速的大扭矩冲击来带动卡阻的叶轮转动，从而实现解卡的目的。提频冲击解卡需注意：（1）在提频冲击解卡过程中对电泵机组的保护措施，避免由于保护参数不合理，电泵运行参数监控不到位、造成机组损坏的情况；（2）提频冲击解卡可与电机反转解卡结合使用，可尝试通过修改参数提高启动扭矩、缩短斜坡上升时间，手动正反转2次来解卡。3.2 固频解卡固频解卡思路主要是借鉴工频生产的配电流程，通过旁通变频柜，在多档位变压器后增加工频柜，利用工频柜启动的高扭矩实现解卡目的。在固频解卡前，需要核对固频柜容量参数符合技术和安全要求。固频解卡的优点主要有解卡成功率高，可大幅缩短停井时间，为油田增产提供有力保障，缺点主要是对电缆和电机的冲击比较大，容易造成电机损坏或者电缆击穿。3.3 利用注水井反洗电泵变频启动使用反洗电泵变频启动前确保电泵绝缘和三相直阻参数正常，同时，在反复尝试常规解卡方法不奏效的情况下，从注水井修井翼阀接纳滤水至该井套管翼阀，对故障井进行反循环洗井，将卡井泥沙或其他异物洗出。洗井后低频起井解卡，再高频排液降低电机运行温度的方法，恢复了电泵的正常运行。同时，增加电流预报警功能，一旦电流发生波动，采用降频的方式保持生产，同时立即进行洗井作业，疏通井下，从而保护电机，保证生产连续运转效果良好。循环反洗井变频解卡方法对于卡泵不严重的电泵井效果明显，操作安全，电泵损坏率低。4 结束语截至目前，共计利用渐进式解卡技术完成25次电潜泵解卡作业，其中成功次数多达15次，成功率高达60%，累计挽回产量损失约670m3/d。某油田通过实践，从改变变频柜参数、档位调节、正反转电泵、利用变频器增加附加电压，到组装移动式固频柜采用固频解卡，到水洗低频启动电泵，通过油田不断摸索，制定、完善、优化电泵解卡程序，取得了显著效果。改变维修思路，勇于创新和尝试，利用现场有限资源，实现维修的高效性。提高自主维修水平，积累了处理电潜泵卡泵故障的经验，对海上平台同类电泵故障具有指导意义。参考文献1 李红梅.变频器用于电潜泵 M.油气田地面工程，2002，21（5）：34-35.2 陈春山，冯卫国，冯军，马莉军.电潜泵常见故障类型分析与诊断排除措施.2 郑鹏.电潜泵故障分析与描述 J.石油化工.2015，18（6）：15-18