采油電泵井的質(zhì)量管理及免修期延長(zhǎng)措施

金濤

在油田開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，免修期是非常重要的一項(xiàng)指標(biāo)，代表著油田管理水平，為延長(zhǎng)電泵井的免修期，需加強(qiáng)采油電泵井的質(zhì)量管理，從而降低維護(hù)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(shí)優(yōu)化螺桿泵井工作參數(shù)，減少油桿超強(qiáng)度使用，避免斷桿。

采油電泵井;質(zhì)量管理;免修期延長(zhǎng)措施

引言

我國(guó)大部分油田目前均處于開(kāi)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(jī)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(guó)潛油電泵井已達(dá)8000余口，約占機(jī)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(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用的潛油電泵系統(tǒng)主要是由電動(dòng)機(jī)、保護(hù)器、分離器、離心泵、動(dòng)力電纜、地面變頻或工頻控制柜以及變壓器等幾個(gè)部分組成。在電泵電纜下井和后期生產(chǎn)過(guò)程中心，為了保證上述幾個(gè)關(guān)鍵部件的正常運(yùn)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(guò)程中必須要在電纜上增加護(hù)罩等。電動(dòng)機(jī)是整個(gè)潛油電泵機(jī)組中核心部件所在，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)控制是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，而且最主要的作用是驅(qū)動(dòng)離心泵來(lái)實(shí)現(xiàn)原油舉升。目前在潛油電泵機(jī)組中應(yīng)用較為廣泛的是三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)通常情況下可以分為兩級(jí)，每一節(jié)的長(zhǎng)度達(dá)到了1.5-10m，功率不同電機(jī)的長(zhǎng)度會(huì)有所不同，如果實(shí)際需要的功率相對(duì)較大，也可以將多個(gè)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行串聯(lián)使用。潛油電機(jī)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(gè)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(shí)，潛油電泵機(jī)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(guò)扶正軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣就能夠充分保證潛油電機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)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(jiàn)故障及其產(chǎn)生原因

由以上介紹可知，與抽油機(jī)深井泵等其它機(jī)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(shì)，但受惡劣的井下環(huán)境、制造原材料局限性的影響及運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一些常見(jiàn)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(yáng)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(shí)，常出現(xiàn)的氣鎖現(xiàn)象。⑤分離器或潛油泵的軸斷開(kāi)。⑥泵及管柱出現(xiàn)泥漿堵或砂堵。（2）潛油電泵運(yùn)行中發(fā)生過(guò)載。引發(fā)潛油電泵系統(tǒng)過(guò)載的原因一般有：①電機(jī)中進(jìn)入井液引起的過(guò)載，如電機(jī)殼體腐蝕破損、電機(jī)電纜接頭部位密封不嚴(yán)。②系統(tǒng)保護(hù)器突然失效。③井液粘度、密度等參數(shù)比預(yù)測(cè)值大。④電機(jī)啟停過(guò)程中瞬時(shí)電流過(guò)大或供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)過(guò)大引起絕緣層老化或擊穿。⑤由某些原因引起的電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，造成系統(tǒng)過(guò)熱，絕緣層損壞。⑥由出砂引起泵卡及井下作業(yè)過(guò)程中造成的電纜機(jī)械損傷。

3采油電泵井免修期延長(zhǎng)措施

3.1改變轉(zhuǎn)差率

根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式可以知道，在保持其他條件不變的情況下，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)差率進(jìn)行有效改變，就能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。根據(jù)相關(guān)的機(jī)電學(xué)知識(shí)可以知道，有效改變整個(gè)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(diǎn)就是，無(wú)論是實(shí)現(xiàn)速度的提升還是降低，其實(shí)轉(zhuǎn)差率是維持不變的，在整個(gè)過(guò)程中變化的是轉(zhuǎn)子的銅耗。以能量守恒的基本理論來(lái)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(shí)際效率也相對(duì)比較高。而對(duì)于轉(zhuǎn)差率有所改變的調(diào)速方法來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)差率一旦出現(xiàn)改變，其實(shí)際的轉(zhuǎn)差功率也會(huì)呈現(xiàn)出相關(guān)改變趨勢(shì)。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(guò)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(guò)程中轉(zhuǎn)差功率通過(guò)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(shí)際工作中，隨著油田的開(kāi)采工作步入后期階段，總產(chǎn)量出現(xiàn)較大的波動(dòng)，因此，電泵機(jī)組可能出現(xiàn)運(yùn)行不合理的問(wèn)題，極大地?fù)p害了機(jī)組的使用壽命。而且，如果潛油電泵在運(yùn)行過(guò)程中只使用油嘴進(jìn)行產(chǎn)液量的調(diào)節(jié)，對(duì)處于開(kāi)采后期階段的油井來(lái)說(shuō)，要完成變化產(chǎn)液量的需求非常困難。如果為了在運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到變化產(chǎn)液量的需求而更換電泵機(jī)組，會(huì)浪費(fèi)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(duì)潛油電泵的電泵機(jī)組進(jìn)行合理調(diào)整。根據(jù)實(shí)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(jī)組電機(jī)發(fā)熱的狀況（因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)使用的潛油電泵多數(shù)實(shí)際功率因數(shù)比較低，一般<0.8，所以會(huì)產(chǎn)生較大的無(wú)功功率，使電機(jī)發(fā)熱）。進(jìn)而控制電機(jī)相關(guān)部件的磨損情況，使電機(jī)處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，而變頻系統(tǒng)所具有的保護(hù)功能也能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的全方位保護(hù)，增加使用年限。

3.3加強(qiáng)對(duì)采油電泵井的維護(hù)管理，強(qiáng)化地面設(shè)備維護(hù)

日常工作中，認(rèn)真清理電機(jī)，加強(qiáng)電機(jī)保護(hù)，同時(shí)對(duì)于過(guò)載、欠載值等數(shù)據(jù)及時(shí)校對(duì)，做好調(diào)整，保證電機(jī)中心可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。合理控制油嘴、油壓，對(duì)采油電泵井運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行全程跟蹤，有效避免油爆、動(dòng)力電纜燒壞。

3.4利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化控制

充分利用現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)潛油電泵機(jī)組的無(wú)人化和數(shù)字化操作，對(duì)潛油電泵機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的井下壓力、溫度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使得整個(gè)潛油電泵機(jī)組運(yùn)行的自動(dòng)化程度得到了極大的提升。對(duì)潛油電泵機(jī)組進(jìn)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(huì)得到大幅的提升;而針對(duì)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?yàn)橛吞锷a(chǎn)貢獻(xiàn)更多產(chǎn)量，同時(shí)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(yùn)行過(guò)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(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)管理過(guò)程中，除了一些日常檢查和應(yīng)急故障處理，還應(yīng)通過(guò)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)潛油電泵系統(tǒng)自身的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、工作環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，采取相應(yīng)措施，規(guī)避故障風(fēng)險(xiǎn)，尤其對(duì)油井套管內(nèi)氣體，合理排放，確定適當(dāng)?shù)奶讐褐担攸c(diǎn)關(guān)注電流卡片上的電流波動(dòng)范圍，分析反應(yīng)泵效的特性曲線，使系統(tǒng)盡量在設(shè)計(jì)的額定范圍內(nèi)工作。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)我國(guó)油田的特殊情況，潛油電泵采油優(yōu)勢(shì)明顯，電泵井?dāng)?shù)量逐年增加。近年來(lái)我國(guó)潛油電泵在研發(fā)、設(shè)計(jì)、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(zhǎng)。針對(duì)開(kāi)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?jī)?yōu)勢(shì)，可有效提高油井產(chǎn)量及采收率。

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