无杆泵讲座

无杆泵采油技术装备学术交流张彦廷中国石油大学机电工程学院联系方式：[e-mail]采油方法（按设备分）自喷采油人工举升（机械采油）气举泵法有杆泵无杆泵人工举升利用抽油杆传递能量利用液体传递能量利用电缆传递电能气举等其他方法往复运动旋转运动离心泵螺杆泵射流泵、水力活塞泵等国内外常见的人工举升方式有杆泵采油种类深井泵（游梁式、无游梁式）地面驱动螺杆泵由于抽油杆柱的存在，应用受限：泵效低，排量小泵挂深度受限，不适于深井或超深井冲程、冲次受限产生偏磨、腐蚀不适用定向井无杆泵采油电动潜油离心泵水力活塞泵喷射泵液力驱动螺杆泵电动潜油单螺杆泵电动潜油双螺杆泵直线电机驱动往复泵电动潜油混抽泵一、电动潜油离心泵采油发展动态美国是电潜泵生产技术水平最高的国家前苏联是电潜泵产量最大的国家，其56%的石油产量是由电潜泵生产的发展趋势向大排量、大功率、高可靠性、耐高温、耐高压方向发展向自动化、智能化和遥控监测方向发展向提高电潜泵的适用范围和使用寿命、降低成本方向发展著名厂家有斯伦贝谢Reda、贝克休斯Centrilift、ODI、俄罗斯伊热夫斯克电动机械厂1、结构组成组成：地面部分中间部分井下部分电动潜油离心泵机组地面部分变压器组：将电网电压变换成潜油电机工作的电压控制屏作用：控制井下电动机的运行，保护潜油电动机，防止电动机电缆系统短路和电动机过载组成：电动机启动器、过载和欠载保护、手动开关、时间继电器、电流表接线盒：位于井口和控制屏之间井口装置：控制油井的生产，日常维护、维修中间部分组成：电缆和油管特殊结构的电缆圆电缆和扁电缆安装：利用钢带将电缆和油管柱、泵、保护器外壳固定在一起作用：将电流从地面部分传送给井下部分井下部分多级离心泵油气分离器保护器潜油电动机其他元件：溢流阀、泄油阀、单流阀多级离心泵潜油电动机电动机安装在井液流过的地方一般为两极三相鼠笼式感应电动机，采用几级串联达到特定的功率。电动机内充满电动机油润滑导热防止井液浸入保护器作用将电动机油与井液隔开平衡电动机内压力和井筒压力连接电动机的驱动轴与泵轴，连接电动机壳与泵壳保证电动机驱动轴密封，防止井液进入电动机种类：连通式、沉淀式和胶囊式油气分离器作用作为井液进入泵的吸入口把游离气从井液中分离出来，减少气体对泵特性的影响。种类：沉降式和旋转式。单流阀单流阀一般装在泵上方2～3根油管处。作用：在泵内不工作时保持油管柱充满流体，易于起泵，消耗功率最小；防止停泵后液体倒流，使机组反转，操作安全可靠（地面关闸时油管柱内的气体易压缩，形成高压，操作不安全）泄油阀是一个剪切插销装置装在单流阀上方一根油管处作用：防止起泵时油管柱中的井液在卸油管时流到地面上。2、安装方式标准安装方式底部吸入口安装方式底部排出口安装方式标准安装方式主要用于油井采油从下往上依次是电机、保护器、气液分离器、多级离心泵及其它附属部件电机一般在射孔段以上，井液从电机旁流过，冷却电机电机在射孔段以下，应采用电机罩引导流体从电机旁流过，电机罩还起气液分离器的作用。底部吸入口系统用于油管摩阻损失大或泵径大的油井从一根插到井底的尾管吸入流体进泵，通过带封隔器的油套管环形空间排出流体，因此提高了排量和效率。从上到下依次是保护器、电机、排出口、泵、吸入口底部排出口系统用于将上部层位的地层水转注到下部层位，适用于油田注水开发或气井排水采气从油套管环形空间吸入流体进泵，通过尾管排出到下部层位从上到下依次是保护器、电机、吸入口、泵、排出口电动潜油泵井电流卡片分析1、正常运行卡片上画出的是一条等于或近似于电动机额定电流值的圆、匀称曲线2、电源电压波动现象：电流曲线上出现“钉子状”突变原因：是主电源系统有周期性重载荷供电线路上大功率柱塞泵突然启动而引起的电压瞬时下降附近抽油机多口井同时启动雷击现象等.解决方法在大面积停电来电后,等其他设备启动后再启动电泵电泵井安装避雷器3、气侵现象：呈锯齿状小范围密集波动原因：井液中含有一定程度的气体泵内的液体被气体乳化危害：效率低，产液能力下降，容易烧坏电机解决方法：泵吸入口加气锚或旋转式油气分离器合理控制套管气保证机组合理的沉没度井液中加破乳剂4、欠载停机现象：曲线逐渐下降，陡降至0原因：油井供液不足，因抽空欠载而自动停机选泵不合理延时继电器或欠载继电器部分出现故障泵轴断或花键套脱离等解决方法检修延时继电器或欠载继电器更换与该井相匹配的机组改变采油方式对于泵故障应起泵检查并更换机组.5、过载停机现象：曲线逐渐上升，后陡降至0原因:电流增加到过载保护电流时,过载保护装置动作而自动停泵.井液密度、粘度的增加；洗井不彻底，井内出砂油管或地面管线结蜡雷击造成缺相机械磨损电动机过热等解决方法:洗井对出砂井要考虑上提机组定期清蜡或热洗地面管线查处原因处理缺相更换机组故障诊断及处理序号故障现象故障原因处理方法1机组不能运转控制柜无电压检查三相电源保险盒2过载停机或烧熔断丝机组对地绝缘电阻过低检查对地电阻、如过低起出机组油粘度大、死油或泥浆过多用轻质油或清水洗、浸泡电缆、电动机断路或短路起出机组检查熔断丝小或过载系数整定值过低检查熔断丝型号、规格、重调整3泵没排量泵选过大抽空或井底有杂质排液量如过高可缩小油嘴泵轴断裂起出泵更换泵4泵排量小管柱漏失或测压阀不严、卸压阀坏起出泵检查或检查测压阀5记录不准记录仪与互感器不匹配换记录仪或互感器电潜泵新技术及发展方向1、流量控制技术配备有液压或电力驱动井下流动控制系统的智能井技术双向远程通讯技术的使用，使作业者可在较远的距离对泵送性能进行监控将用于储层管理的智能井技术与ESP远程监控技术相结合，使泵送作业得到优化，从而显著地提高流量或最终的储量采收率应用实例一1999年，为了控制产水量，BP公司将井下流体控制技术和ESP共同应用在了其位于英格兰多塞特WytchFarm油田M-15油井中，这是这两项技术第一次联合应用在单个完井作业中M-15井具有两条分支，连接被断层分隔的储层段将流体控制装置安装在了ESP下部，这在业内还是第一次应用效果首先对北侧分支井开采了大约六个月的时间，产液量约为1748米3/日，其中477米3为石油。后南侧分支井开始了全面生产。综合产液量稳定在638米3/日，含水率为25%。净产油量与北侧分支井关闭之前的净产油量相当。因此，作业者得以对预期的早期水侵进行控制，从而增加了158900米3的石油产量。应用实例二2002年，中国海洋石油总公司钻进并完成了世界第一口多分支井。采用了井下流体控制系统和永久型传感器。利用MultiSensor测量仪对每个分支井中的压力、温度和流量进行了实时测量REDAESP举升系统对石油生产进行了优化应用效果通过结合ESP、多分支井和远程监控技术的优势，控制了含水量多分支井利用两个井眼对同一储层进行开采，而仅需一个井槽，节省了成本，使CNOOC的投资回报率实现了最大化。CNOOC利用智能井技术对每个分支井的流量进行远程监控，更好地进行油藏管理，实现了产量和储量采收率的提高。2、气锁相关技术电潜泵不能承受含气量大的流体举升工况，通常气体体积分数（GVF）不能超过10%~20%。变速驱动技术（VSD）可以根据气锁产生的载荷变化来调整泵速，使泵克服气体段塞，但是VSD有自身的局限性，如果GVF足够高还是会导致气锁发生斯伦贝谢公司推出的高级气体处理系统（AGH），将产出流体在通过泵时进行均匀混合，将气体压缩进溶液中，还可以在泵上的油管中产生气举效应，使泵可以举升GVF约为45%的混合物而不产生气锁，减小了泵的载荷，提高了整个的举升效率。3、小排量电潜泵BakerHughes研制出排量小、耗电低的电潜泵系统，深度超过1829m、排量56t/d是工作范围广、可靠性高的经济有效方法，在斜井中应用效果尤为明显在小排量井中应用时，该系统可取代抽油杆的举升，提高了研磨环境下泵的性能4、新型电潜泵配套设备电缆保护夹。英国人工举升公司，由合成材料制成的保护夹适合所有油管尺寸，种类和外形的电缆。新型电缆保护夹还有侧壁摩擦小、外形小，无电蚀，可重复应用，安装简易，移动方便等优点。电潜泵动力电缆。Schlumberger公司研制出RedaMAX型电潜泵动力电缆，是采用新型合成材料和新方法生产的。合成橡胶增强了抗张强度，膨胀性和伸缩性。额定使用温度为82℃～232℃（180～450℉），最高使用温度为260℃（500℉）自动电潜泵旁流管。美国阿伯丁和休斯顿合资的Caledyne股份有限公司。启泵时，接头关闭环状口，排出压力使接头保持关闭状态；泵关闭时，接头重新打开，与环空联通。5、特种电潜泵悬缆电潜泵：UK-basedArtificialLiftCompany(ALC)防砂电潜泵高温电潜泵（电机288，电缆232）高气油比电潜泵（48%）防腐电潜泵6、其他发展方向变速驱动技术，VSDPWM，矢量、模糊控制有效保护和控制ESP及地面设备井下参数监测技术传统2参数，电流、流量现达9参数，压力、流量、温度、振动、电压、电流斯伦贝谢PhoenixMultiSensor监测状态，保护，判断趋势，故障分析，系统优化井下油水分离、同井采注技术高效节能技术，大概念：经济性，用最少的投入获得最大化的效益ESPMonitoringCurrentLeakage(EarthFaultMonitoring)IntakePressureIntakeTemperatureDischargePressureMotorTemperatureVibrationFlow/DischargetemperatureESPCPMonitoringIntakePressureIntakeTemperatureDischargePressureMotorTemperatureVibrationCurrentLeakage(EarthFaultMonitoring)IntakePressureIntakeTemperatureDischargePressureVibrationPCPMonitoringCurrentLeakage(cabletosurfaceintegrity)BeamPumpMonitoringIntakePressureIntakeTemperatureVibrationCurrentLeakage(cabletosurfaceintegrity)GasLiftMonitoringAnnulusPressureTubingPressureDownholeTemperatureVibrationCurrentLeakage(cabletosurfaceintegrity)SensorSpecificationsType0Sensor-Type1Sensor-IntakePressureIntakePressureIntakeTemperatureDischargePressureMotortemperatureIntakeTemperatureVibrationMotortemperatureCurrentLeakageVibrationCurrentLeakageSpecifications:-MeasurementAccuracyResolutionPressure0.1%0.1Bar/psiTemperature1%0.1CVibration1%0.001gCurrentLeakage0.05%0.001mATemperatureratedto150Celsius二、水力活塞泵采油特点：一种液压传动的无杆抽油设备优势：适用于高气油比、出砂、高凝油、含蜡、稠油