潛油電泵措施

1、在一般情況下, 防止和消除氣體影響的措施有以下幾種:

(1 ) 安裝油氣分離器及套管放氣閥。潛油電泵油氣分離器共分兩種, 即沉降式分離器和旋轉(zhuǎn)式分離器。通過(guò)分離器的作用,將氣體從井液中分離出來(lái), 進(jìn)入油套環(huán)形空間, 再經(jīng)套管放氣閥放氣進(jìn)入輸油干線, 從而使進(jìn)入多級(jí)離心泵的氣體減少。如果含氣量較小, 泵吸入口氣液比在10% 以內(nèi), 則選用沉降式分離器, 它能分離出總氣量的37%左右。如果氣量較大, 泵吸入口氣液比在10%～30% ,則選用旋轉(zhuǎn)式分離器, 其分離效率可達(dá)90%以上。

(2 ) 加大泵掛深度。加大泵掛深度可增加泵吸入口壓力, 使原油在泵吸入口脫氣量減少, 這樣就可消除一部分氣體對(duì)泵工作特性的影響。對(duì)于套管尺寸大于177.8 mm 的油井可給吸入口以下部分加上一個(gè)罩子, 以解決電機(jī)的散熱問(wèn)題, 把機(jī)組下到油層中部以下, 將能取得更好的效果。

(3 ) 采用組合泵(錐形泵)。利用混合葉輪進(jìn)行分級(jí)選泵, 泵底部使用大排量的葉輪,頂部選用排量較小的葉輪。這樣泵底部的葉輪的作用和壓縮機(jī)相似, 通過(guò)底部葉輪的作用,將游離氣體壓縮成溶解狀態(tài)。在這種情況下, 當(dāng)液體離開葉輪進(jìn)入油管后, 將膨脹產(chǎn)生一個(gè)舉升作用, 這樣將減少氣體的影響。

2、實(shí)際上, 泵機(jī)組在井中運(yùn)行時(shí)散發(fā)出的熱量將提高井液的溫度, 從而可以降低粘度對(duì)泵工作特性的影響。另外在油田生產(chǎn)時(shí), 可以給井液中加入破乳劑進(jìn)行破乳以消除粘度的影響, 這些問(wèn)題應(yīng)該在選泵時(shí)給予考慮。實(shí)際的油田生產(chǎn)資料和理論計(jì)算結(jié)果的對(duì)比, 將對(duì)特殊井和實(shí)際的粘度問(wèn)題得出比較好的校正, 從而減少粘度對(duì)泵工作特性的影響。

影響潛油電泵工作特性的因素很多, 但總的來(lái)說(shuō)可以歸納為三大類: 第一類是供給電力的動(dòng)力源; 第二類是被舉升液體的性質(zhì); 第三類是雜質(zhì)、砂、蠟等因素的影響。這些因素的影響將會(huì)導(dǎo)致以下后果: 第一是抽油效果變差; 第二是運(yùn)轉(zhuǎn)壽命減短; 第三是機(jī)組損壞率增高。

含氣液體對(duì)潛油電泵工作特性的影響

根據(jù)注水油田高含水期開發(fā)階段的特點(diǎn), 油田逐步轉(zhuǎn)抽是保持油田穩(wěn)產(chǎn)的主要措施之一。在油田逐步轉(zhuǎn)抽過(guò)程中, 井底流壓將大幅度下降。這樣在油井生產(chǎn)過(guò)程中, 流壓一般都在飽和壓力以下, 流飽壓差負(fù)值很大, 原油在井底甚至在油層內(nèi)部就開始大量脫氣, 使井液中含有大量的游離氣體, 從而進(jìn)入多級(jí)離心泵的氣體體積也大大增加。潛油電泵是一種多級(jí)離心泵, 在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中, 如果井液中含有大量的游離氣體, 將嚴(yán)重影響潛油電泵的工作特性———揚(yáng)程、排量及效率將會(huì)下降。若游離氣體過(guò)多, 葉輪流道的大部分空間被氣體占據(jù), 將使離心泵停止排液,

關(guān)于游離氣體對(duì)離心泵工作特性的影響, 國(guó)內(nèi)還沒(méi)有進(jìn)行很多的研究和試驗(yàn)。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況來(lái)看, 氣量過(guò)大, 電泵工作不穩(wěn)定, 排量下降, 地面所記錄的電流波動(dòng)比較大, 機(jī)組欠載嚴(yán)重, 使?jié)撚碗姳貌荒苷９ぷ?。?guó)外在這方面已做了大量的試驗(yàn)和研究。前蘇聯(lián)所做的試驗(yàn)表明: 160 m³/ d 電泵在氣液比為4%時(shí), 泵就不能正常工作, 700 m³/ d 電泵在氣液比為10%時(shí)將不能正常工作。

美國(guó)用水—空氣和柴油—二氧化碳所做的試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論:

(1 ) 當(dāng)泵吸入口游離氣體超過(guò)某一臨界值, 且排量又低于某一點(diǎn)時(shí), 泵的揚(yáng)程將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重波動(dòng)。

(2 ) 在泵吸入口壓力較低的情況下, 當(dāng)排量超過(guò)某一點(diǎn)時(shí), 由于氣穴, 零揚(yáng)程排量和揚(yáng)程曲線將逐漸下降; 而當(dāng)泵吸入口壓力增加, 氣體體積縮小時(shí), 曲線又向上接近純液體的曲線, 但要比純液體曲線較低。

(3 ) 在試驗(yàn)中某一點(diǎn), 混合葉輪的特性比徑向葉輪的特性好。但當(dāng)游離氣體積超過(guò)某一臨界值時(shí), 混合葉輪的特性同樣也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。

(4 ) 試驗(yàn)的結(jié)果表明了計(jì)算泵吸入口含氣量的必要性,通過(guò)計(jì)算可以為泵和分離器的合理選擇提供必要的參數(shù), 以便使電泵在最佳工況下工作。

被舉升液體粘度的影響

大多數(shù)潛油電泵是根據(jù)用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水所做的泵特性曲線進(jìn)行選擇的, 并未考慮井液和水粘度不同對(duì)特性曲線的影響。由于潛油電泵最初是應(yīng)用在水井或系統(tǒng)相似的高含水油井中, 所以這樣的選擇還是比較恰當(dāng)?shù)摹?特別是低含水井井液粘度對(duì)泵工作特性的影響越來(lái)越受到世界各油田的重視, 人們發(fā)現(xiàn), 當(dāng)泵在粘度比較大的原油中工作時(shí), 其工作特性比所期望的工作特性要差得多。

供電系統(tǒng)不完善的影響

維護(hù)供電系統(tǒng)的完善性, 并且對(duì)供電系統(tǒng)的不完善性采取必要的措施, 人為消除這種不完善性對(duì)潛油電泵系統(tǒng)的影響, 將是延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)壽命、提高其經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵之一。

供電系統(tǒng)的不完善性主要表現(xiàn)為: 三相電壓的不平衡、不規(guī)則的電壓值、瞬間電壓波動(dòng)及供電系統(tǒng)的頻繁中斷等。這些都將嚴(yán)重影響潛油電機(jī)的工作特性, 并使其運(yùn)轉(zhuǎn)壽命縮短。

為了合理地選擇潛油電泵, 使其運(yùn)行最可靠及最經(jīng)濟(jì), 一般應(yīng)遵循下列原則:

(1 ) 泵的額定排量與油井產(chǎn)能相匹配, 額定揚(yáng)程必須等于油井的總動(dòng)壓頭;

(2 ) 保證潛油電泵在最佳排量范圍內(nèi)工作, 使泵效盡可能達(dá)到最高;

(3 ) 潛油電機(jī)的輸出功率必須滿足泵舉升液體所需要的功率;

(4 ) 在保證套管尺寸要求的情況下, 電纜、控制屏和變壓器容量選擇要稍大一些。

潛油電泵優(yōu)點(diǎn)

1）大排量采液是這種采油方法的主要優(yōu)點(diǎn)。但是，潛油電泵也經(jīng)常應(yīng)用于產(chǎn)液量比較低的油井。

2）這種泵能夠把油井中位于上部水層的水轉(zhuǎn)注到下部的注水層中。

3）操作簡(jiǎn)單，管理方便，在市區(qū)應(yīng)用有得于美化環(huán)境、減少噪音。

4）能夠較好地運(yùn)用于斜井、水平井以及海上采油。

5）容易處理腐蝕和結(jié)蠟。

6）容易安裝井下壓力及溫度等測(cè)試裝置，并通過(guò)電纜將測(cè)試信號(hào)傳遞到地面，進(jìn)行測(cè)量讀數(shù)。

7）為適應(yīng)油井產(chǎn)量遞減或發(fā)生變化，可采用變頻裝置調(diào)節(jié)電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，但投入費(fèi)用較高。

8）免修期較長(zhǎng)，油井生產(chǎn)時(shí)效相對(duì)比較高。

潛油電泵缺點(diǎn)

1）潛油電泵下入深度受電機(jī)額定功率的限制，套管尺寸和井底高溫時(shí)潛油電泵的下入深度受到限制。大型高功率設(shè)備沒(méi)有足夠的環(huán)形突然空間冷卻電機(jī)，會(huì)縮短電機(jī)的使用壽命。

2）由于多級(jí)大功率潛油功率比較昂貴，使得初期投資比較高，特別是電纜的費(fèi)用較高。如果需要搞腐蝕或耐高溫，則費(fèi)用會(huì)更高。

3）由于整套裝置都安裝在井下，一旦出現(xiàn)故障，需要起出全部管柱進(jìn)行修理，導(dǎo)致作業(yè)費(fèi)用增加和停產(chǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

4）井下高溫容易使電纜出現(xiàn)故障，高溫、腐蝕和磨損可能造成電機(jī)損害。高氣油比會(huì)使升舉故障降低，而且會(huì)因氣鎖使泵發(fā)生故障。

5）動(dòng)力源僅適應(yīng)采用電源。

潛油電泵由三部分組成: 井下部分, 地面部分和聯(lián)系井下、地面的中間部分。井下部分是潛油電泵的主要機(jī)組, 它由多級(jí)離心泵、保護(hù)器和潛油電動(dòng)機(jī)三個(gè)部分組成, 起著抽油的主要作用。其布置方法一般是多級(jí)離心泵在上面, 保護(hù)器在中間, 潛油電動(dòng)機(jī)在下面, 三者的軸用花鍵聯(lián)結(jié), 三者的外殼用法蘭聯(lián)結(jié)。有些潛油電動(dòng)機(jī)下部還裝有井底壓力探測(cè)器, 測(cè)定井底壓力和液面升降情況, 將信號(hào)傳送給地面控制儀表。地面部分是由控制屏、變壓器及輔助設(shè)備( 電纜滾筒、導(dǎo)向輪、井口支座和掛墊等) 組成?？刂破量捎檬謩?dòng)或自動(dòng)開關(guān)來(lái)控制潛油電泵工作, 同時(shí)保護(hù)潛油電機(jī), 防止電機(jī)—電纜系統(tǒng)短路和電機(jī)過(guò)載。變壓器用以將電網(wǎng)電壓( 380 V) 提高到保證電機(jī)工作所需要的計(jì)算電壓( 考慮到電纜中的電壓降)。輔助設(shè)備包括潛油電泵運(yùn)輸、安裝及操作用的輔助工具和設(shè)備。

中間部分由特殊結(jié)構(gòu)的電纜和油管組成。將電流從地面部分傳送給井下部分, 采用特殊結(jié)構(gòu)的電纜。電纜具有圓電纜和扁電纜兩種形式。在油井中, 圓電纜和油管外表面固定在一起, 而扁電纜則和泵、保護(hù)器外殼固定在一起。采用扁電纜可使機(jī)組外部尺寸減小。將油流從井下提升到地面, 采用普通油管。利用鋼帶將電纜固定在油管、泵和保護(hù)器上。

我國(guó)自1981年引進(jìn)潛油電泵技術(shù)以來(lái)已有30多年的歷史，潛油電泵作為重要的機(jī)械采油設(shè)備在油田得到了廣泛應(yīng)用。潛油電泵已發(fā)展為不再以單一的設(shè)備存在，而是以一整套系統(tǒng)存在。

1、潛油電泵系統(tǒng)硬件包括：

井下溫壓測(cè)控裝置、潛油電機(jī)、保護(hù)器、分離器/吸入口、潛油離心泵、單流閥與泄油閥組合、潛油電纜、控制柜/變頻器、接線盒、變壓器等構(gòu)成。

2、潛油電泵系統(tǒng)的軟件包括：

潛油電泵應(yīng)用前井況分析程序、潛油電泵選泵優(yōu)化程序、潛油電泵監(jiān)控程序、潛油電泵運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)程序、潛油電泵系統(tǒng)故障分析程序等。

潛油電泵系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)高揚(yáng)程、大排量的流體舉升。

早的潛油電泵用于抽地層中和礦井里的水，由前蘇聯(lián)艾魯托諾夫(A. S Arut unoff)發(fā)明，1923年美國(guó)第1臺(tái)潛油電泵在洛杉礬問(wèn)世，1926年美國(guó)開始在魯賽爾(Russell) 油田采用電泵抽油，美國(guó)潛油電泵的研究、制造和使用歷史較長(zhǎng)，無(wú)論是在制造工藝，還是在應(yīng)用技術(shù)方面都居世界領(lǐng)先地位。據(jù)1984年資料統(tǒng)計(jì)，美國(guó)潛油電泵井達(dá)到13 000口，檢泵周期達(dá)到400～800 d，規(guī)模較大的公司主要有Reda、Centrilift 、ODI 等。目前世界上應(yīng)用潛油電泵最多的是前蘇聯(lián)，潛油電泵井近 40 000 口，產(chǎn)量占其原油總產(chǎn)量的 50 %，平均檢泵周期大于 500 d，A1metycvsk電泵制造廠成為當(dāng)時(shí)世界上最大的潛油電泵制造廠。

我國(guó)是從1964年開始進(jìn)行潛油電泵的研制和抽油試驗(yàn)，1981年在油田大規(guī)模使用潛油電泵，1996年潛油電泵井近3700口，其中大慶油田1700口、勝利油田1285口。近年來(lái)，潛油電泵在大慶、勝利、遼河、中原以及我國(guó)西部油田得到普遍應(yīng)用，數(shù)量規(guī)模較大。尤其是潛油電泵的制造、應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了天津潛油電泵公司、勝利油田無(wú)桿采油泵公司、沈陽(yáng)電機(jī)廠、重慶虎溪電機(jī)廠、大慶油田電潛泵公司、大港油田中成機(jī)械制造公司等眾多潛油電泵及其相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造廠。

內(nèi)容介紹

潛油電泵技術(shù)是根據(jù)二十多年來(lái)我國(guó)應(yīng)用潛油電泵所取得的成果和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外應(yīng)用潛油電泵的新理論、新發(fā)展編寫的，著重于基礎(chǔ)理論和新技術(shù)發(fā)展方向。《潛油電泵技術(shù)(上下)》(編者梅思杰、邵永實(shí)、劉軍、師世剛)主要敘述潛油電泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本參數(shù)及制造檢修工藝流程等。共包括基礎(chǔ)知識(shí)、潛油電泵機(jī)組、潛油泵、油氣分離器、保護(hù)器、潛油電機(jī)、潛油電泵專用變壓器、潛油電泵專用控制柜、潛油電纜和防砂、防垢、防腐蝕潛油電泵機(jī)組等十章內(nèi)容。

《潛油電泵技術(shù)(上下)》主要面向油田從事潛油電泵設(shè)計(jì)制造、檢修，采油工作的管理和初、中級(jí)技術(shù)人員，也可作為大專院校在校學(xué)生和職業(yè)培訓(xùn)的教學(xué)參考書。

潛油電泵井工作制度有兩種: 一種是間歇生產(chǎn), 另一種是連續(xù)生產(chǎn)。

1. 間歇生產(chǎn)

當(dāng)所使用的潛油電泵排量比較大, 而油井產(chǎn)量相對(duì)于潛油電泵的排量又比較小時(shí), 油井可采用間歇生產(chǎn)工作制度。即經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔后, 把泵停下來(lái), 以便油井內(nèi)聚集足夠的液體, 恢復(fù)一定的液面高度后, 再重新啟動(dòng)使泵繼續(xù)工作。

目前潛油電泵機(jī)組中所使用的控制屏, 為油井提供了自動(dòng)間歇生產(chǎn)的條件。當(dāng)井液供不應(yīng)求時(shí), 運(yùn)行電流低于所調(diào)整的欠載電流, 機(jī)組自動(dòng)停機(jī), 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間, 井中液面恢復(fù)到一定的高度后, 機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng), 繼續(xù)生產(chǎn)。間歇工作的停泵時(shí)間間隔可根據(jù)油井的實(shí)際生產(chǎn)情況通過(guò)調(diào)整欠載延時(shí)時(shí)間( 0～1 200 min) 來(lái)確定。

為了保證泵在特性曲線( 壓頭與排量關(guān)系曲線) 最佳排量范圍內(nèi)工作, 達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的, 有時(shí)還可以從油套環(huán)形空間輸入一部分液體, 以便增加被舉升液體, 保持電泵在高效點(diǎn)工作。

2. 連續(xù)生產(chǎn)

當(dāng)油井的產(chǎn)量在所選擇的電泵最佳排量范圍內(nèi)時(shí), 電泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn), 將能獲得良好的工作狀況, 并能防止早期磨損, 減少機(jī)組停機(jī)次數(shù), 有利于延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。在潛油電泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中, 一般要求運(yùn)轉(zhuǎn)電流波動(dòng)范圍不超過(guò)額定電流的±5%。

有時(shí)因開發(fā)方案需要, 要求穩(wěn)定在某一產(chǎn)量下生產(chǎn)。另外, 為了保護(hù)地層, 防止大量出砂及地層塌陷, 要求控制在一定的生產(chǎn)壓差下生產(chǎn), 就需要采用油嘴來(lái)進(jìn)行控制, 達(dá)到所需要的生產(chǎn)壓差的目的。

電泵最有利的工作方式, 必須進(jìn)行定量研究, 以便獲得油井生產(chǎn)指示曲線。通常把下面原理作為研究的基礎(chǔ):

(1 ) 當(dāng)關(guān)上油井出口閘門時(shí), 離心泵所產(chǎn)生的壓頭, 總是等于從井中液面舉升到井口的液柱高度, 再加上裝在閘門前壓力表所記錄的壓力;

(2 ) 離心泵在規(guī)定轉(zhuǎn)速和采出液體性質(zhì)不改變的情況下, 總是產(chǎn)生相同的壓頭。