采油電泵井的質(zhì)量管理及免修期延長措施

金濤

在油田開發(fā)的過程中，免修期是非常重要的一項指標(biāo)，代表著油田管理水平，為延長電泵井的免修期，需加強采油電泵井的質(zhì)量管理，從而降低維護工作量。工作人員根據(jù)采油電泵井免修期現(xiàn)狀，采取有效的質(zhì)量管理措施，及時優(yōu)化螺桿泵井工作參數(shù)，減少油桿超強度使用，避免斷桿。

采油電泵井;質(zhì)量管理;免修期延長措施

引言

我國大部分油田目前均處于開發(fā)的中后期，油井含水率逐年升高，潛油電泵作為重要的機械采油設(shè)備在油田得到了廣泛應(yīng)用，并不斷創(chuàng)新、發(fā)展成為一整套系統(tǒng)，而不是單一的采油設(shè)備，截止2018年低，我國潛油電泵井已達8000余口，約占機械采油井總數(shù)的15%，是油井提高采收率的有效方法，油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的有效保證。

1潛油電泵系統(tǒng)概述

目前在油田開采過程中應(yīng)用的潛油電泵系統(tǒng)主要是由電動機、保護器、分離器、離心泵、動力電纜、地面變頻或工頻控制柜以及變壓器等幾個部分組成。在電泵電纜下井和后期生產(chǎn)過程中心，為了保證上述幾個關(guān)鍵部件的正常運行，必須要配置一些其他的輔助設(shè)備或器件，例如電纜下井過程中必須要在電纜上增加護罩等。電動機是整個潛油電泵機組中核心部件所在，電動機的結(jié)構(gòu)控制是一個非常復(fù)雜的過程，而且最主要的作用是驅(qū)動離心泵來實現(xiàn)原油舉升。目前在潛油電泵機組中應(yīng)用較為廣泛的是三相鼠籠式異步電動機，該電動機通常情況下可以分為兩級，每一節(jié)的長度達到了1.5-10m，功率不同電機的長度會有所不同，如果實際需要的功率相對較大，也可以將多個異步電動機進行串聯(lián)使用。潛油電機通常情況下采取的都是立式懸掛結(jié)構(gòu)，主要可以分為定子、轉(zhuǎn)子以及軸承等三個部分，轉(zhuǎn)子所有的重量都是懸掛在止推軸承上面;與此同時，潛油電泵機組通常情況下采取的都是多段串聯(lián)式的定、轉(zhuǎn)子形式。轉(zhuǎn)子之間的連接主要是通過扶正軸承來實現(xiàn)。這樣就能夠充分保證潛油電機在整個運行過程中能夠完全保證撓度處于規(guī)定范圍之內(nèi)。而定子的主要作用是為扶正軸承提供基本的支撐。

2潛油電泵系統(tǒng)常見故障及其產(chǎn)生原因

由以上介紹可知，與抽油機深井泵等其它機械采油方法相比，潛油電泵在技術(shù)、應(yīng)用、管理等諸多方面均有明顯優(yōu)勢，但受惡劣的井下環(huán)境、制造原材料局限性的影響及運行時間的延長，系統(tǒng)會發(fā)生一些常見故障，主要有如下2種。（1）潛油電泵欠載或不出液。引發(fā)欠載潛油電泵或不出液的原因一般有：①油層供液量不足，或異物堵塞防砂篩管引起供液量減少。②井下工況變化，泵揚程不夠。③各種原因引起的管柱漏失，如：泄油閥、沉砂管、油管泄漏或刺穿。④油井含水率較低時，常出現(xiàn)的氣鎖現(xiàn)象。⑤分離器或潛油泵的軸斷開。⑥泵及管柱出現(xiàn)泥漿堵或砂堵。（2）潛油電泵運行中發(fā)生過載。引發(fā)潛油電泵系統(tǒng)過載的原因一般有：①電機中進入井液引起的過載，如電機殼體腐蝕破損、電機電纜接頭部位密封不嚴(yán)。②系統(tǒng)保護器突然失效。③井液粘度、密度等參數(shù)比預(yù)測值大。④電機啟停過程中瞬時電流過大或供電系統(tǒng)電壓波動過大引起絕緣層老化或擊穿。⑤由某些原因引起的電機超負荷運轉(zhuǎn)時間較長，造成系統(tǒng)過熱，絕緣層損壞。⑥由出砂引起泵卡及井下作業(yè)過程中造成的電纜機械損傷。

3采油電泵井免修期延長措施

3.1改變轉(zhuǎn)差率

根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)速計算公式可以知道，在保持其他條件不變的情況下，對電機轉(zhuǎn)差率進行有效改變，就能夠進一步實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。根據(jù)相關(guān)的機電學(xué)知識可以知道，有效改變整個系統(tǒng)的同步轉(zhuǎn)速就能夠?qū)崿F(xiàn)變頻或者變極調(diào)速功能。而變頻以及變極調(diào)速兩者之間最大的共同點就是，無論是實現(xiàn)速度的提升還是降低，其實轉(zhuǎn)差率是維持不變的，在整個過程中變化的是轉(zhuǎn)子的銅耗。以能量守恒的基本理論來看，這種調(diào)節(jié)方式主要是屬于轉(zhuǎn)差率不變型調(diào)速，其調(diào)速的實際效率也相對比較高。而對于轉(zhuǎn)差率有所改變的調(diào)速方法來說，轉(zhuǎn)差率一旦出現(xiàn)改變，其實際的轉(zhuǎn)差功率也會呈現(xiàn)出相關(guān)改變趨勢。從能量守恒角度分析，轉(zhuǎn)差率調(diào)速方式屬于一種功率消耗型或者是功率回饋型調(diào)速方式，如果在調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差功率被全部消耗掉就屬于功率消耗型調(diào)速方式，如果在調(diào)試過程中轉(zhuǎn)差功率通過一定的渠道回饋給到了電網(wǎng)中，則表示其屬于一種功率回饋型調(diào)速方式。

3.2變頻技術(shù)的應(yīng)用

在實際工作中，隨著油田的開采工作步入后期階段，總產(chǎn)量出現(xiàn)較大的波動，因此，電泵機組可能出現(xiàn)運行不合理的問題，極大地損害了機組的使用壽命。而且，如果潛油電泵在運行過程中只使用油嘴進行產(chǎn)液量的調(diào)節(jié)，對處于開采后期階段的油井來說，要完成變化產(chǎn)液量的需求非常困難。如果為了在運行過程中達到變化產(chǎn)液量的需求而更換電泵機組，會浪費有限的資金。因此，為高效完成油井生產(chǎn)任務(wù)，必須使用變頻技術(shù)對潛油電泵的電泵機組進行合理調(diào)整。根據(jù)實際工作情況，將變頻技術(shù)合理應(yīng)用于潛油電泵，可最大程度地減輕潛油電泵機組電機發(fā)熱的狀況（因為目前國內(nèi)使用的潛油電泵多數(shù)實際功率因數(shù)比較低，一般<0.8，所以會產(chǎn)生較大的無功功率，使電機發(fā)熱）。進而控制電機相關(guān)部件的磨損情況，使電機處于平穩(wěn)運行狀態(tài)，延長電機的使用壽命，而變頻系統(tǒng)所具有的保護功能也能實現(xiàn)對電機的全方位保護，增加使用年限。

3.3加強對采油電泵井的維護管理，強化地面設(shè)備維護

日常工作中，認真清理電機，加強電機保護，同時對于過載、欠載值等數(shù)據(jù)及時校對，做好調(diào)整，保證電機中心可以正常運轉(zhuǎn)。合理控制油嘴、油壓，對采油電泵井運行過程進行全程跟蹤，有效避免油爆、動力電纜燒壞。

3.4利用計算機實現(xiàn)智能化控制

充分利用現(xiàn)代先進的計算機技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)潛油電泵機組的無人化和數(shù)字化操作，對潛油電泵機組運行過程中的井下壓力、溫度等參數(shù)實現(xiàn)閉環(huán)控制，使得整個潛油電泵機組運行的自動化程度得到了極大的提升。對潛油電泵機組進行變頻調(diào)速應(yīng)用后，一些地層壓力足的油井的產(chǎn)量會得到大幅的提升;而針對一些地層欠壓油井使用變頻調(diào)速技術(shù)能夠有效改善油井的連續(xù)生產(chǎn)能力，這樣能夠為油田生產(chǎn)貢獻更多產(chǎn)量，同時節(jié)省大量的電能;相比于工頻控制系統(tǒng)，能夠有效減少電潛泵在運行過程中出現(xiàn)硬卡的次數(shù)。

3.5調(diào)整潛油電泵系統(tǒng)參數(shù)，提高油井采收率

提高油井采收率，首先保證潛油電泵系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)管理過程中，除了一些日常檢查和應(yīng)急故障處理，還應(yīng)通過監(jiān)測、監(jiān)視系統(tǒng)，對潛油電泵系統(tǒng)自身的運轉(zhuǎn)參數(shù)、工作環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析、整理，采取相應(yīng)措施，規(guī)避故障風(fēng)險，尤其對油井套管內(nèi)氣體，合理排放，確定適當(dāng)?shù)奶讐褐?，重點關(guān)注電流卡片上的電流波動范圍，分析反應(yīng)泵效的特性曲線，使系統(tǒng)盡量在設(shè)計的額定范圍內(nèi)工作。

結(jié)語

綜上所述，根據(jù)我國油田的特殊情況，潛油電泵采油優(yōu)勢明顯，電泵井?dāng)?shù)量逐年增加。近年來我國潛油電泵在研發(fā)、設(shè)計、制造水平方面快速提高，已走在世界前列，尤其是變頻節(jié)能裝置的應(yīng)用，使其在采油生產(chǎn)中的應(yīng)用快速增長。針對開發(fā)中后期及含水率高的油田，發(fā)揮潛油電泵深抽、大排液量優(yōu)勢，可有效提高油井產(chǎn)量及采收率。

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