海上油田潛油電泵技術(shù)的應(yīng)用分析

王莉

【摘 要】隨著潛油電泵技術(shù)的不斷發(fā)展，其在海上油田開發(fā)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，為了實(shí)現(xiàn)油田產(chǎn)量的穩(wěn)定性，一般在上油田開采中應(yīng)用潛油電泵采油技術(shù)，以便實(shí)現(xiàn)油田的有效開發(fā)，確保采油的穩(wěn)定性。本文介紹了潛油電泵機(jī)組的組成、潛油電泵的作用、工作原理、基本參數(shù)及使用條件以及生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問題，闡述了潛油電泵井系統(tǒng)管理的措施分析。

【關(guān)鍵詞】海上油田；潛油電泵；采油技術(shù)；應(yīng)用；管理

一、潛油電泵機(jī)組的組成

潛油電泵是井下工作的多級(jí)離心泵， 同油管一起下入井內(nèi)。潛油電泵系統(tǒng)通常由七個(gè)主要部分組成：潛油電泵測(cè)試裝置、潛油電機(jī)、保護(hù)器、分離器或吸入口、多級(jí)離心泵、動(dòng)力電纜和小扁電纜、變壓器、控制屏。與其配套的還有電纜護(hù)罩、電纜卡子、單流閥、泄油閥、扶正器、大小頭、井囗、采油樹、電纜滾筒及支架、電纜導(dǎo)向輪、接線盒等必備的部件。

二、潛油電泵的作用、工作原理、基本參數(shù)及使用條件

（一）潛油泵的作用

潛油泵是一種多級(jí)離心泵，在油井中潛油電機(jī)將機(jī)械能傳遞給潛油泵，潛油泵內(nèi)的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將原油從井中抽送到地面集油系統(tǒng)。

（二）潛油電泵的工作原理及優(yōu)點(diǎn)

（1）工作原理

電泵機(jī)組通過有序連接，同油管一起下入油井中，地面電源通過變壓器、控制柜和電纜將電能輸送給井下電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把井液舉升至地面。電泵系統(tǒng)工作包括2個(gè)流程：①供電流程：地面電源-變壓器-控制柜-潛油電纜-潛油電機(jī)。②抽油工作流程：分離器-多級(jí)離心泵-單流閥-泄流閥-井口-地面管線。

（2）潛油電泵的優(yōu)點(diǎn)

①適合大排量提液，且操作簡(jiǎn)單、管理方便；②能夠較好地運(yùn)用于斜井、水平井以及海上采油；③容易處理腐蝕和結(jié)蠟；④容易安裝井下壓力及溫度等測(cè)試裝置，并通過電纜將測(cè)試信號(hào)傳遞到地面，進(jìn)行測(cè)量讀數(shù)；⑤免修期較長，油井生產(chǎn)時(shí)效相對(duì)比較高。

（三）潛油泵的使用條件

1.潛油電泵機(jī)組的防砂

油井出砂是油井生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的問題，如果井液含砂量過高，會(huì)使?jié)撚捅脟?yán)重磨損，排量下降，電機(jī)負(fù)荷增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起卡泵，造成機(jī)組損壞。因此，在設(shè)計(jì)制造上就應(yīng)著重進(jìn)行抗砂蝕材料的選擇和抗砂蝕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得機(jī)組部件硬度高并且耐磨性好。在液體流向上進(jìn)行結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)，使得機(jī)組的徑向磨損小，抗砂蝕性能高。除此之外，還有與潛油電泵配套的井下防砂技術(shù)的使用。

2.潛油電泵機(jī)組的防垢

在油田生產(chǎn)油井中，機(jī)組長期侵泡在井液中，在高溫高壓的條件下機(jī)組內(nèi)外會(huì)結(jié)垢。尤其是在三元復(fù)合驅(qū)、高含量CO2及高含蠟質(zhì)膠質(zhì)的油井中，結(jié)垢迅速而嚴(yán)重。由于垢的形成降低了電機(jī)的環(huán)空散熱，堵塞了泵和分離器的流道，造成產(chǎn)液下降，也使得泵的軸功率增大，導(dǎo)致電機(jī)燒毀，所以必須進(jìn)行機(jī)組的防垢措施。在生產(chǎn)中，主要的防垢措施是在機(jī)組表面涂防垢材料，或者在油井中注入緩蝕防垢劑。這兩種措施都能有效的降低機(jī)組的垢蝕，延長機(jī)組的使用壽命。

3.潛油電泵機(jī)組的防腐

各個(gè)油田的腐蝕介質(zhì)是多種多樣的，對(duì)電泵的影響也不同，主要有腐蝕性介質(zhì)的影響，H2S的腐蝕，CO2的腐蝕以及海水的腐蝕。因此電泵機(jī)組的防腐蝕措施也是不同的，主要有直接采用耐腐蝕材料，采用鍍層及采用涂層防腐。根據(jù)腐蝕原因不同采取相應(yīng)的防腐措施。

三、潛油電泵在生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問題

（1）泵不出液或欠載原因分析：①電泵的揚(yáng)程達(dá)不到井況的要求。②發(fā)生氣鎖現(xiàn)象，大多數(shù)是含水較少的油井中。③泵軸斷。④葉輪磨損。⑤管柱泄漏。

（2）機(jī)組運(yùn)行中的過載原因分析：①電機(jī)匹配不合理。②井液比重、粘度過高。③工作點(diǎn)偏移。④泵卡及止推軸承的損壞或泵的機(jī)械故障。

（3）電機(jī)燒原因分析：①電機(jī)長期過載運(yùn)行。②電源電壓過高或過低。③電機(jī)保護(hù)器油泄漏。④電機(jī)表面的液體流速過低。

四、潛油電泵井系統(tǒng)管理的措施分析

潛油電泵采油是一項(xiàng)系統(tǒng)的工藝技術(shù)，它的使用包括了潛油電泵井的設(shè)計(jì)、電泵各部件的制造、選井選泵、施工，投產(chǎn)、維護(hù)等過程，可以按照系統(tǒng)工程的方法進(jìn)行管理。從油田使用中看出，電泵運(yùn)行壽命主要由三個(gè)方面構(gòu)成：一是潛油電泵設(shè)備的生產(chǎn)制造質(zhì)量；二是潛油電泵的施工質(zhì)量；三是油田潛油電泵井日常管理。只有這三個(gè)方面做到位了，不僅能延長潛油電泵的運(yùn)行壽命，降低成本，而且還能保證油田生產(chǎn)的穩(wěn)定。

（一）潛油電泵系統(tǒng)管理的建立及主要內(nèi)容

潛油電泵系統(tǒng)工程管理是將潛油電泵采油過程中的方案設(shè)計(jì)、選泵、施工、運(yùn)行管理、資料錄取等各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)的組織起來，使系統(tǒng)與局部之間協(xié)調(diào)配合好，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體綜合最優(yōu)化。

潛油電泵系統(tǒng)工程可分為6個(gè)子系統(tǒng)，其分別為：

（1）油井工程設(shè)計(jì)；（2）選泵設(shè)計(jì)；（3）作業(yè)施工；（4）潛油電泵井投產(chǎn)；（5）潛油電泵井管理；（6）總結(jié)分析。這幾個(gè)子系統(tǒng)相互聯(lián)系，相互制約每一個(gè)都對(duì)整體起著至關(guān)重要的作用，所以都不能疏忽。

（二）潛油電泵的生產(chǎn)分析

潛油電泵井的生產(chǎn)分析包括以下幾個(gè)方面：

（1）油井的工作制度及生產(chǎn)壓差是否合理，油井產(chǎn)能和泵的額定流量是否匹配，油井系統(tǒng)效率的高低，生產(chǎn)是否平穩(wěn)并能夠發(fā)揮各油層的作用；

（2）油井的產(chǎn)能有無變化，即在潛油電泵抽油以后，采油指數(shù)的變化情況，找出變化原因，消除不利因素；

（3）井下機(jī)組的工作狀況、產(chǎn)量是否正常；

（4）采用潛油電泵抽油前后的效果分析。

（三）潛油電泵運(yùn)行電流卡片分析及故障處理

每口電泵井的現(xiàn)場(chǎng)都設(shè)有運(yùn)轉(zhuǎn)記錄卡片，寫明井號(hào)、電泵機(jī)組生產(chǎn)廠家及型號(hào)、揚(yáng)程、額定功率、額定電壓、額定電流、泵掛深度、施工日期和投產(chǎn)時(shí)間等信息。

（1）正常運(yùn)行的電流卡片。正常情況下電流記錄儀所畫出的是一條光滑對(duì)稱的曲線，說明潛油電泵的選擇和設(shè)計(jì)是合理的，設(shè)計(jì)功率和實(shí)際功率基本相等。

（2）受氣體影響的電流卡片。說明潛油電泵的選擇基本符合要求，但是井中含有大量或一定量的氣體，電流波動(dòng)是由于原油脫氣進(jìn)泵所引起的，這種情況將會(huì)降低總的產(chǎn)量，需要采取灌水及其它有效措施解決。

（3）欠載的電流卡片。這種情況第一是井液密度過低或產(chǎn)量過少，不足以使機(jī)組運(yùn)行電流值高于欠載電流整定值以上導(dǎo)致停機(jī)；第二是延時(shí)再啟動(dòng)系統(tǒng)或欠載保護(hù)裝置損壞；第三是由于泵軸斷或花鍵脫離。第一種原因需要重新選泵更換合適的機(jī)組，第二種原因需由專業(yè)人員進(jìn)行處理，第三種情況就需要作業(yè)檢查更換機(jī)組。

（4）過載的電流卡片。機(jī)組在運(yùn)行中電流高于過載電流整定值，機(jī)組就會(huì)過載停機(jī)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查，分析過載前的電流卡片形狀及現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)電系統(tǒng)絕緣，綜合判斷機(jī)組過載是由于井液中的雜質(zhì)造成卡泵后過載，還是電機(jī)原因或電纜絕緣下降造成的過載，并采取相應(yīng)對(duì)策。

五、結(jié)束語

海上油田采油方式主要以電泵井生產(chǎn)為主，電泵井占油井總數(shù)的 95.3%。潛油電泵作為重要的機(jī)械采油設(shè)備在海上油田得到了廣泛應(yīng)用。目前在品種規(guī)格、機(jī)組關(guān)鍵部件等方面的設(shè)計(jì)制造及工藝與國外先進(jìn)水平相比還有部分差距。為滿足石油行業(yè)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的需要，建議國內(nèi)制造商在不斷跟蹤、消化、吸收國外電潛泵采油前沿技術(shù)的基礎(chǔ)上，主要圍繞探索適應(yīng)惡劣工況的新型電潛泵、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制、優(yōu)化服務(wù)、經(jīng)濟(jì)開采、滿足特殊井的舉升需要等方面開展技術(shù)攻關(guān)。

【參考文獻(xiàn)】

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