海上油田潛油電泵技術的應用分析

王莉

【摘 要】隨著潛油電泵技術的不斷發展，其在海上油田開發生產中的應用越來越廣泛，為了實現油田產量的穩定性，一般在上油田開采中應用潛油電泵采油技術，以便實現油田的有效開發，確保采油的穩定性。本文介紹了潛油電泵機組的組成、潛油電泵的作用、工作原理、基本參數及使用條件以及生產中常出現的問題，闡述了潛油電泵井系統管理的措施分析。

【關鍵詞】海上油田；潛油電泵；采油技術；應用；管理

一、潛油電泵機組的組成

潛油電泵是井下工作的多級離心泵， 同油管一起下入井內。潛油電泵系統通常由七個主要部分組成：潛油電泵測試裝置、潛油電機、保護器、分離器或吸入口、多級離心泵、動力電纜和小扁電纜、變壓器、控制屏。與其配套的還有電纜護罩、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、基本參數及使用條件

（一）潛油泵的作用

潛油泵是一種多級離心泵，在油井中潛油電機將機械能傳遞給潛油泵，潛油泵內的葉輪高速旋轉，將原油從井中抽送到地面集油系統。

（二）潛油電泵的工作原理及優點

（1）工作原理

電泵機組通過有序連接，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，使電機帶動多級離心泵旋轉，將電能轉換為機械能，把井液舉升至地面。電泵系統工作包括2個流程：①供電流程：地面電源-變壓器-控制柜-潛油電纜-潛油電機。②抽油工作流程：分離器-多級離心泵-單流閥-泄流閥-井口-地面管線。

（2）潛油電泵的優點

①適合大排量提液，且操作簡單、管理方便；②能夠較好地運用于斜井、水平井以及海上采油；③容易處理腐蝕和結蠟；④容易安裝井下壓力及溫度等測試裝置，并通過電纜將測試信號傳遞到地面，進行測量讀數；⑤免修期較長，油井生產時效相對比較高。

（三）潛油泵的使用條件

1.潛油電泵機組的防砂

油井出砂是油井生產過程中經常遇到的問題，如果井液含砂量過高，會使潛油泵嚴重磨損，排量下降，電機負荷增大，嚴重時會引起卡泵，造成機組損壞。因此，在設計制造上就應著重進行抗砂蝕材料的選擇和抗砂蝕結構的設計，使得機組部件硬度高并且耐磨性好。在液體流向上進行結構上設計，使得機組的徑向磨損小，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的使用。

2.潛油電泵機組的防垢

在油田生產油井中，機組長期侵泡在井液中，在高溫高壓的條件下機組內外會結垢。尤其是在三元復合驅、高含量CO2及高含蠟質膠質的油井中，結垢迅速而嚴重。由于垢的形成降低了電機的環空散熱，堵塞了泵和分離器的流道，造成產液下降，也使得泵的軸功率增大，導致電機燒毀，所以必須進行機組的防垢措施。在生產中，主要的防垢措施是在機組表面涂防垢材料，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組的垢蝕，延長機組的使用壽命。

3.潛油電泵機組的防腐

各個油田的腐蝕介質是多種多樣的，對電泵的影響也不同，主要有腐蝕性介質的影響，H2S的腐蝕，CO2的腐蝕以及海水的腐蝕。因此電泵機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。根據腐蝕原因不同采取相應的防腐措施。

三、潛油電泵在生產中常出現的問題

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

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

（3）電機燒原因分析：①電機長期過載運行。②電源電壓過高或過低。③電機保護器油泄漏。④電機表面的液體流速過低。

四、潛油電泵井系統管理的措施分析

潛油電泵采油是一項系統的工藝技術，它的使用包括了潛油電泵井的設計、電泵各部件的制造、選井選泵、施工，投產、維護等過程，可以按照系統工程的方法進行管理。從油田使用中看出，電泵運行壽命主要由三個方面構成：一是潛油電泵設備的生產制造質量；二是潛油電泵的施工質量；三是油田潛油電泵井日常管理。只有這三個方面做到位了，不僅能延長潛油電泵的運行壽命，降低成本，而且還能保證油田生產的穩定。

（一）潛油電泵系統管理的建立及主要內容

潛油電泵系統工程管理是將潛油電泵采油過程中的方案設計、選泵、施工、運行管理、資料錄取等各個環節有機的組織起來，使系統與局部之間協調配合好，實現系統整體綜合最優化。

潛油電泵系統工程可分為6個子系統，其分別為：

（1）油井工程設計；（2）選泵設計；（3）作業施工；（4）潛油電泵井投產；（5）潛油電泵井管理；（6）總結分析。這幾個子系統相互聯系，相互制約每一個都對整體起著至關重要的作用，所以都不能疏忽。

（二）潛油電泵的生產分析

潛油電泵井的生產分析包括以下幾個方面：

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

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

（3）井下機組的工作狀況、產量是否正常；

（4）采用潛油電泵抽油前后的效果分析。

（三）潛油電泵運行電流卡片分析及故障處理

每口電泵井的現場都設有運轉記錄卡片，寫明井號、電泵機組生產廠家及型號、揚程、額定功率、額定電壓、額定電流、泵掛深度、施工日期和投產時間等信息。

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

（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，電流波動是由于原油脫氣進泵所引起的，這種情況將會降低總的產量，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量過少，不足以使機組運行電流值高于欠載電流整定值以上導致停機；第二是延時再啟動系統或欠載保護裝置損壞；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組，第二種原因需由專業人員進行處理，第三種情況就需要作業檢查更換機組。

（4）過載的電流卡片。機組在運行中電流高于過載電流整定值，機組就會過載停機。出現這種現象時應及時檢查，分析過載前的電流卡片形狀及現場核實電系統絕緣，綜合判斷機組過載是由于井液中的雜質造成卡泵后過載，還是電機原因或電纜絕緣下降造成的過載，并采取相應對策。

五、結束語

海上油田采油方式主要以電泵井生產為主，電泵井占油井總數的 95.3%。潛油電泵作為重要的機械采油設備在海上油田得到了廣泛應用。目前在品種規格、機組關鍵部件等方面的設計制造及工藝與國外先進水平相比還有部分差距。為滿足石油行業大規模工業應用的需要，建議國內制造商在不斷跟蹤、消化、吸收國外電潛泵采油前沿技術的基礎上，主要圍繞探索適應惡劣工況的新型電潛泵、實時監測和智能控制、優化服務、經濟開采、滿足特殊井的舉升需要等方面開展技術攻關。

【參考文獻】

[1]周明卿，祝俊峰.低滲透油藏噴射泵電潛泵組合深抽工藝研究及應用[J].石油鉆采工藝，2011（4）：39-42

[2]梅思杰，邵永實.潛油電泵技術（上下冊），2004.7