探析電潛泵(ESP)采油技術(shù)新進(jìn)展

馬瑞山

（1.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065；2.延長油田吳起采油廠，陜西 延安 716000）

一、電潛泵采油技術(shù)概述

電潛泵(ESP)的全稱為電動潛油離心泵，Electrical submersible pump，簡稱為電潛泵或者電泵，電潛泵是通過電動機(jī)以及多級的離心泵進(jìn)入到采油井的石油液面下進(jìn)行抽油的舉升設(shè)備，電潛泵的工作原理在于，地面的電源通過一系列的設(shè)備如變壓器、控制屏以及電纜將電能輸送到井下的電機(jī)中，通過電機(jī)帶動了多級離心泵的葉輪轉(zhuǎn)動，從而將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，同時(shí)將采油井中的井液提升到了地面。

電潛泵的采油設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單，同時(shí)具有較高的效率和較大的排量，具有自動化程度較高等特點(diǎn)，在非自噴高產(chǎn)井、高含水井以及海上的油田等采油井中得到了廣泛的應(yīng)用，是石油開采過程中后期開采的主要方式和手段。根據(jù)實(shí)際的資料顯示，電潛泵平均的產(chǎn)液量是傳統(tǒng)泵的2倍以上。

二、國內(nèi)外電潛泵發(fā)展?fàn)顩r

電潛泵采油技術(shù)發(fā)展中，各國的發(fā)展水平都不一致，美國是電潛泵采油技術(shù)水平最高的國家，而前蘇聯(lián)則是產(chǎn)量最大的國家，大約有56%的石油產(chǎn)量來自于電潛泵。國外的電潛泵呈現(xiàn)出大排量、大功率以及較高的可靠性和較高的耐高溫和高壓的發(fā)展趨勢。同時(shí)也向著自動化、智能化以及遙控檢測的方向發(fā)展，從而有效提高了電潛泵的適用范圍和適用的時(shí)間，從而有效降低了生產(chǎn)的成本。

上世紀(jì)90年代，我國從美國引進(jìn)了電潛泵整機(jī)以及散件等設(shè)備，并在各大油田實(shí)現(xiàn)了推廣，具有良好的使用效果，為各大油田的中期和后期的開采創(chuàng)造了良好的技術(shù)環(huán)境。以大慶油田為例，大慶油田電潛泵采油井占據(jù)了機(jī)械采油井總數(shù)大約10%，而井液的產(chǎn)出量占據(jù)總體產(chǎn)液量的30%左右，成為了油田保證石油產(chǎn)量和石油質(zhì)量的主要方式之一。經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，我國國內(nèi)也已經(jīng)出現(xiàn)了十余家電潛泵的生產(chǎn)企業(yè)，電潛泵的產(chǎn)品批量出口到了俄羅斯。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電潛泵的采油技術(shù)也隨之不斷更新和發(fā)展。

三、電潛泵采油技術(shù)的進(jìn)展

隨著電潛泵采油技術(shù)的持續(xù)研究和發(fā)展，新材料和新工藝也得到了持續(xù)的發(fā)展，能夠解決專項(xiàng)問題，滿足不同程度需要的電潛泵和工具實(shí)現(xiàn)了一定的發(fā)展，不僅提高了電潛泵的使用范圍，同時(shí)也有效延長了電潛泵的使用時(shí)間和壽命，在很大程度上降低了油井開采的舉升成本，電潛泵的采油技術(shù)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)的完善和提高。

1變頻驅(qū)動電潛泵

美國Reda以及Centrilift公司提出了對變頻驅(qū)動裝置改善的方式，Reda公司所設(shè)計(jì)的新變頻裝置，其輸出的電壓以及頻率通過微處理機(jī)進(jìn)行調(diào)整和監(jiān)控，相應(yīng)的變頻裝置和系統(tǒng)具有關(guān)井保護(hù)以及高速限制等標(biāo)準(zhǔn)化的組件，而Centrilift公司則通過改進(jìn)新的變頻器實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示器的安裝和使用，從而便于數(shù)據(jù)的讀取和數(shù)據(jù)的使用，同時(shí)通過增加電流的不平衡探測回路，從而提高了系統(tǒng)的探測性能和關(guān)閉的能力。

2代替桿式泵的電潛泵

WOOD GROUP公司研究出了一種新式的，能代替桿式泵的小容積的電潛泵技術(shù)，這種新型的電潛泵的效率更高，其葉片設(shè)計(jì)也更為寬大，同時(shí)具有更為可靠的止推環(huán)的面積以及更小的操作范圍，對于井筒偏差或者井眼過深的狀況，采用常規(guī)的桿式泵無法長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)開采，由此采用體積較小的新型的電潛泵。當(dāng)前，這種代替桿式泵的電潛泵實(shí)現(xiàn)了每天80-280桶的小范圍操作，此外，新型的電潛泵的操作費(fèi)用也已接近桿式泵。

3節(jié)能隔膜電潛泵

俄羅斯伊熱夫斯克電動機(jī)械廠通過研究，研制出了用于低產(chǎn)石油井的UEDN5型隔膜電潛泵，這種研制出來的電潛泵具有其中型號，所有型號的電潛泵裝置都具有同樣的規(guī)格。隔膜電潛泵用于低排量以及高效率泵的開發(fā)，同時(shí)還具有電潛泵無抽油桿的特征。俄羅斯石油公司通過是低產(chǎn)井中使用隔膜電潛泵，得到了較好的使用效果。

4耐H2S的電潛泵

ODI公司通過研制開發(fā)出了能使用在高H2S采油井的電潛泵。采油井中的H2S氣體一般通過彈性材料或者密封處滲入，從而引發(fā)了電機(jī)的早期損壞?？墒褂脤ｉT的密封腔式波紋管阻擋H2S的滲透。這種密封室裝設(shè)有兩個(gè)彈性材料的腔室以及一個(gè)吸收H2S氣體的凈化腔室。通過密封室的波紋管滲入的H2S氣體將被凈化器吸收，由此進(jìn)入電機(jī)的H2S總量明顯減少，在一定程度上防止了H2S對電機(jī)的侵蝕，由此提高了電機(jī)的使用壽命。

5高容積氣體分離器電潛泵

最近，美國的Centrilift公司新推出了GasMster，高容積井下氣體分離器，用于實(shí)現(xiàn)氣體的分離從而有效提高了電潛泵的石油采出量。新的分離器的設(shè)計(jì)有效提高了經(jīng)過分離器到電潛泵的總體速度，同時(shí)相對與標(biāo)準(zhǔn)的電潛泵氣體分析器而言具有更好的氣體分離的效率。Centrilift公司的工程師確定了高氣體容積以及在高流速下實(shí)現(xiàn)節(jié)流葉輪的設(shè)計(jì)，而傳統(tǒng)的分離器設(shè)計(jì)無法提供充分的附加壓力以克服壓頭的損失。這種氣體分離器可按照不通的需求進(jìn)行個(gè)性化的定制，從而滿足不同程度的磨損級別，適應(yīng)特殊的油井開采環(huán)境。

[1]劉竟成，李穎川，陳征，范曉峰.電潛泵(ESP)采油技術(shù)新進(jìn)展 [J].科技信息 (科學(xué)教研)，2008，(13).

[2]伊向藝，盧淵，馬紅梅.吐哈油田氣舉采油適應(yīng)性分析[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，(06).

[3]呂金萍，焦培林，蔡新明.低產(chǎn)油井的節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)研究 [J].儀器儀表用戶，2007，(05).

[4]位云生，胡永全，呂永國，張俊良.水力裂縫設(shè)計(jì)對凝析氣藏產(chǎn)能的影響[J].斷塊油氣田，2006，(01).

[5]高國良，朱友珠，于濤.潛油電泵高效油氣分離的驗(yàn)證與試驗(yàn)[J]斷塊油氣田，2006，(02).