潛油電泵的特性分析和油田應(yīng)用

李崎君

【摘要】石油工業(yè)不斷發(fā)展，油田開(kāi)發(fā)的需求不斷提高，為了加快采油效率，一種先進(jìn)的機(jī)械采油設(shè)備潛油電泵越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于油田。潛油電泵采油技術(shù)隨著科技與時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步逐漸成熟，可滿足多種特殊油田的采集需求。潛油電泵采油技術(shù)是保障油田生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，對(duì)油田開(kāi)發(fā)有著重要作用。本文首先從潛油電泵采油技術(shù)出發(fā)，對(duì)潛油電泵的特性進(jìn)行分析，并討論了潛油電泵采油技術(shù)在油田的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】潛油電泵；特性分析；油田應(yīng)用

潛油電泵作為一種比較先進(jìn)的機(jī)械采油設(shè)備，具有所有機(jī)械采油設(shè)備所沒(méi)有的特點(diǎn)，在多年的采油實(shí)踐中不斷發(fā)展完善，配套的相關(guān)工藝技術(shù)也發(fā)展迅速，使?jié)撚碗姳貌捎图夹g(shù)的適應(yīng)性很強(qiáng)。電機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為集成電路組合式全自動(dòng)控制裝置，并且配備了電泵井的測(cè)壓、測(cè)溫系統(tǒng)，變頻調(diào)速技術(shù)逐漸成為電機(jī)控制方面的主導(dǎo)。

1 潛油電泵采油技術(shù)簡(jiǎn)介

潛油電泵機(jī)組系統(tǒng)作為油田機(jī)械采油設(shè)備，由潛油電泵測(cè)試裝置、潛油電機(jī)、保護(hù)裝置、多級(jí)離心泵、變壓器、控制屏、接線盒、泄油閥、單流閥、電纜卡子、扶正器等元件組成。潛油電機(jī)工作原理：在油井開(kāi)采過(guò)程中，潛油電泵處于工作狀態(tài)，通過(guò)潛油電機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力帶動(dòng)潛油泵葉輪旋轉(zhuǎn)，使井液壓力提高，從而將井中的原油輸送到地面集油系統(tǒng)。整個(gè)運(yùn)作過(guò)程首先要保證潛油泵充分浸沒(méi)在液體中，這樣才能在潛油電機(jī)工作時(shí)，驅(qū)使?jié)撚捅幂S和葉輪飛快旋轉(zhuǎn)起來(lái)，帶動(dòng)葉輪流道中的液體轉(zhuǎn)動(dòng)，液體的動(dòng)能在慣性作用下，逐漸進(jìn)入葉輪外緣。這樣液體的壓能和動(dòng)能不斷增加，將流出葉輪的液體壓入導(dǎo)殼壓出室并留存在里面。當(dāng)液體流動(dòng)速度減慢時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?，將?dǎo)殼壓出室里的液體壓入導(dǎo)殼吸入室，滿足葉輪抽汲，完成整個(gè)潛油電泵機(jī)組系統(tǒng)的分級(jí)過(guò)程。

2、潛油電泵的特性

潛油電泵在油井開(kāi)采的過(guò)程中，需要充分浸沒(méi)在液體中，油井內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)復(fù)雜，產(chǎn)生的很多氣體和液體雜質(zhì)等對(duì)潛油電泵的運(yùn)行有一定影響。潛油電泵對(duì)溫度環(huán)境也有要求，油井溫度通?？刂圃?0℃～180℃。油井內(nèi)的氣體含量過(guò)大時(shí)會(huì)發(fā)生氣鎖現(xiàn)象，使?jié)撚捅脽o(wú)法安全穩(wěn)定的運(yùn)行，因此潛油電泵機(jī)組中的油氣分離器作用也很重要。油氣分離器可以有效減少油井中游離氣體的含量，提高泵的工作效率防止氣鎖現(xiàn)象發(fā)生。

另外油井開(kāi)采過(guò)程必須有效控制井液的含砂量。防止油井出砂在潛油電泵機(jī)組運(yùn)行過(guò)程意義很大，井液含砂低于0.05%才能正常抽汲，否則很容易造成潛油電泵磨損、卡泵，從而失效。潛油電泵機(jī)組在設(shè)計(jì)制造時(shí)，需要加強(qiáng)其防腐、抗砂性能。油田水質(zhì)存在較多的腐蝕質(zhì)，長(zhǎng)期浸泡在油井下的潛油電泵機(jī)組必然會(huì)受到一定的影響，對(duì)機(jī)組進(jìn)行防腐蝕措施也是很有必要的，可在機(jī)組表面涂防腐材料。對(duì)于CO2含量高、含蠟多、膠質(zhì)高的油井，更容易使泵組結(jié)垢，導(dǎo)致無(wú)法散熱，堵塞管道給潛油電泵的正常運(yùn)行造成很大困難。因此加強(qiáng)防垢也是很有必要的。在實(shí)際的油井生產(chǎn)中，最常用的防垢措施是在油井中加入防垢劑，在機(jī)組表面采用防垢材料，此種防垢措施有利于改善機(jī)組結(jié)垢情況，延長(zhǎng)機(jī)組使用時(shí)間。

潛油離心泵就是一個(gè)多級(jí)離心泵。潛油泵的長(zhǎng)度在3～8m，直徑與保護(hù)器和電機(jī)差不多，它是由許多小泵級(jí)串接而成的多級(jí)離心泵，井液每經(jīng)過(guò)一級(jí)葉輪和導(dǎo)輪，將增加一定的壓能。根據(jù)每口井的泵掛深度等資料來(lái)確定泵的級(jí)數(shù)，相鄰兩節(jié)泵的泵殼用法蘭連接，軸用花鍵套連接。這樣設(shè)計(jì)可以滿足套管內(nèi)徑限制下有比較廣的排量范圍，適合于不同產(chǎn)量的油井。另外級(jí)數(shù)越多，揚(yáng)程范圍越大。根據(jù)油井舉升高度的要求，潛油電泵的揚(yáng)程可達(dá)3000米。根據(jù)排量和單級(jí)揚(yáng)程不同，離心泵的級(jí)數(shù)也可以達(dá)到500級(jí)以上。單節(jié)泵一般不超過(guò)8米，多節(jié)串聯(lián)揚(yáng)程可以提高。設(shè)計(jì)軸向卸載和徑向扶正機(jī)構(gòu)可以有效消除泵葉輪工作時(shí)產(chǎn)生軸向力，防止泵軸偏擺、葉輪振動(dòng)，采用軸向卸載機(jī)構(gòu)把軸向力通過(guò)導(dǎo)輪卸載到泵殼體，而泵兩端和中間加裝的扶正軸承可以有效防止偏擺。設(shè)計(jì)防氣裝置有效防止氣鎖現(xiàn)象。

在潛油電泵機(jī)組中，潛油泵與潛油電機(jī)之間由保護(hù)器和分離器連接，所以潛油電機(jī)的輸出功率要經(jīng)過(guò)保護(hù)器和分離器傳遞給潛油泵，而保護(hù)器和分離器都要消耗一部分功率，所以潛油電機(jī)的輸出功率等于潛油泵的輸入功率與保護(hù)器、分離器的功率損失之和。電泵采油系統(tǒng)工作時(shí)，就是一個(gè)能量不斷傳遞和轉(zhuǎn)化的過(guò)程。每一次的能量轉(zhuǎn)化和傳遞都會(huì)有一定的損失。從地面輸入系統(tǒng)的能量，扣除系統(tǒng)的各種損失以后，就是系統(tǒng)所給液體的有效能量，該有效能量與系統(tǒng)輸入能量之比稱為潛油電泵井的系統(tǒng)效率。

3、潛油電泵井組管理

潛油電泵采油過(guò)程是集科學(xué)性、完整性、系統(tǒng)性為一體的工藝結(jié)合，完善的設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造過(guò)程，可以保證潛油電泵的良好性能充分發(fā)揮。在油井開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)潛油電泵采油的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行方式等方面進(jìn)行管理，充分調(diào)動(dòng)各環(huán)節(jié)的工作，實(shí)現(xiàn)潛油電泵采油工作的有效銜接，優(yōu)化系統(tǒng)組織與結(jié)構(gòu)，達(dá)到對(duì)潛油電泵系統(tǒng)工程的管理。潛油電泵系統(tǒng)工程包括油井工程設(shè)計(jì)、選泵設(shè)計(jì)、施工、潛油電泵井投產(chǎn)、潛油電泵井管理。最后一個(gè)環(huán)節(jié)是總結(jié)與分析，通過(guò)上述環(huán)節(jié)的相互配合，提高電泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率，可以有效提升潛油電機(jī)、泵的使用壽命，提高油田生產(chǎn)效率，降低采油成本。

4、潛油電泵采油技術(shù)在油田應(yīng)用情況

我國(guó)從1975年開(kāi)始研究潛油電泵，到1981年開(kāi)始先后從美國(guó)引進(jìn)成套潛油電泵采油設(shè)備，經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展和自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了采油電泵自行研制。同時(shí)，各大油田在潛油電泵的排量、揚(yáng)程和最大投影尺寸上，逐漸改進(jìn)創(chuàng)新，形成了具有中國(guó)特色的潛油電泵系列產(chǎn)品，技術(shù)和工藝接近國(guó)際水平。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電泵機(jī)組，其耐溫最高等級(jí)為180℃，滿足了潛油電泵在180℃以下的工況條件的應(yīng)用要求。但隨著石油鉆井技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，越來(lái)越多的深井、超深井（6000m以上）、高溫（170～190℃）油井也相繼投入開(kāi)發(fā)，并越來(lái)越多的采用潛油電泵生產(chǎn)。油井越深（3500～4500m），溫度越高，開(kāi)采的難度越大。使?jié)撚碗姳脵C(jī)組的效能發(fā)揮的不是很好，故障率高，檢泵頻繁，嚴(yán)重影響了油井生產(chǎn)效率。高含氣油還會(huì)對(duì)潛油電泵產(chǎn)生一定的影響，甚至?xí)：Φ綑C(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。只有地層壓力穩(wěn)定，才是保證采油效率的關(guān)鍵。潛油電泵在弱差層的利用效果好，因此在低滲透油田利用率高。

5、結(jié)論

采用潛油電泵采油技術(shù)有助于改善近井地帶的滲流條件，通過(guò)在低滲透油田的應(yīng)用，可減少油井井底流壓，提高了生產(chǎn)壓差，使弱油層的利用率得到提升，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]李榮，康學(xué)峰.潛油電泵注水工藝及應(yīng)用前景探討.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2009.5

[2]李哲，楊立昌，高國(guó)良.潛油電泵防砂防垢技術(shù).鉆采工藝，2002.5