电潜泵采油简介

电潜泵采油技术简介目录一、电潜泵采油概述二、电潜泵采油系统三、油井产能分析五、电潜泵采油系统优化设计四、井筒流体压力、温度计算深井泵有杆泵无杆泵地面驱动螺杆泵电动潜油离心泵水力活塞泵水力射流泵游梁式抽油机－深井泵链条式抽油机－深井泵一、电潜泵采油概述无杆泵采油也是一种机械采油方法，它与有杆泵采油的主要区别在于动力传递方式不同。有杆泵采油是利用从地面下入井内的抽油杆作为传递地面动力的手段，带动井下抽油泵，将原油抽至地面。电潜泵全称电动潜油离心泵，简称电泵，是将电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下举升设备。电潜泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。近些年来，国内外电潜泵举升技术发展很快，在油田生产中，特别是在高含水期，大部分原油是靠电潜泵生产出来的。电潜泵在非自喷高产井或高含水井的举升技术中将起重要的作用。一、电潜泵采油概述电潜泵较其它采油设备发展更快的主要原因在于：(1)电潜泵排量大，可提高单井产液量，从而能够保持油井的高产稳产；(2)采用电潜泵采油增大了生产压差，可改善油层的出油情况，特别是对多油层的非均质油田效果更佳；(3)电泵转抽后，降低了油层压力，从而降低注水压力，减缓套管的损坏速度，并可降低相邻水井中低渗透层的启动压力，增大吸水量；一、电潜泵采油概述(4)地面占用面积小，能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；电潜泵举升方式的主要缺点：(1)下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制；(2)比较昂贵，初期投资高；(3)作业费用高和停产时间过长；(4)电机、电缆易出现故障；目录一、电潜泵采油概述二、电潜泵采油系统三、油井产能分析五、电潜泵采油系统优化设计四、井筒流体压力、温度计算1、潜油电泵机组组成井下部分潜油电机、保护器、分离器和多级离心泵、潜油电缆地面设备辅助设备扶正器、测温测压装置、单流阀、泄油阀、井口穿越器、接线盒潜油电泵供电流程地面电源潜油电机控制屏变压器潜油电缆潜油电泵抽油工作流程分离器单流阀多级离心泵井口泄油阀地面出油干线变压器电控柜接线盒井口动力电缆井下安全阀电缆封隔器电缆穿透器生产油管潜油离心泵油气分离器保护器潜油电机控制管线放气阀卸油阀单流阀油层套管ABC引接电缆地面电缆二、电潜泵采油系统定频驱动：降压变压器、控制柜变频驱动：降压变压器、变频器、升压变压器潜油电机是潜油电泵的动力机，它驱动潜油泵抽汲地下的原油潜油电机主要是由细长的固定部分和旋转部分组成的，整个外形像一个细长的钢管。结构组成:定子系统、转子系统、止推轴承、油循环系统、上下接头二、电潜泵采油系统潜油电机结构特点:外形与多级离心泵相似呈细长形；定子和转子亦分数节，每节定子都固定在电机壳上，转子靠键和定位卡簧固定在轴上；电机为悬挂式，上部有止推轴承，承受转子重力和其它轴向力；电机内充满专用润滑油，起润滑、冷却、增强电机绝缘性能和平衡电机内外压力的作用；潜油电机的性能参数包括功率、电流、电压、转速、频率等，一般都在潜油电机的铭牌上给出。潜油电机的型号及参数二、电潜泵采油系统保护器是潜油电泵的重要组成部分之一。保护器的作用：1)密封电机的动力端，防止井液进入电机内部造成绕组短路，并保持电机内的压力和井内的压力系统相连通；2)在运行过程中，对电机内润滑油的膨胀和收缩有容纳和补偿作用;3)承受来自多级离心泵的轴向力；4)连接电机和泵（分离器），为泵传递动力。目前，国内外在潜油电泵机组中所使用的保护器种类很多，但从其原理来看，使用比较普遍的有两种，即沉淀式和胶囊式保护器。保护器二、电潜泵采油系统保护器的型号二、电潜泵采油系统油气分离器是潜油电泵机组的一种备选部件。如果油井含有游离气体，则需要选用油气分离器，以消除气体对潜油泵工作特性的影响。否则，就要选用吸入口，吸入口可单独使用，也可和潜油泵加工制做在一起。油气分离器作用作为井液进入潜油泵的吸入口；当混气液体进入离心泵之前，先通过分离器进行气、液两相分离。被分离出的气体进入油、套管环形空间，液体则进入潜油泵内，这样就可以避免气体对泵产生气蚀，减少气体对潜油泵工作性能的影响，从而提高泵效及延长泵的使用寿命，使潜油电泵机组能够正常运转。二、电潜泵采油系统按其结构及气体从混合液分离的方式不同，把分离器分为三种类型:沉降式(重力式)气液分离器、旋转式（离心式）气液分离器和涡流式气液分离器。分离器种类沉降式分离器离心式旋转分离器涡轮式旋转分离器二、电潜泵采油系统旋转式分离器结构旋转式分离器主要是由诱导轮、叶轮、导轮、分离腔、分流壳、轴及上、下接头等部件所组成，其结构如图所示。二、电潜泵采油系统首先诱导叶轮将油气引入低压吸入叶轮区，然后，低压吸入叶轮使油气混合液获得稳定的压头。叶轮的高速旋转使混合液的流向经过导向轮后，由径向流变为轴向流进入分离腔。混合液在高速旋转分离腔内做匀速圆周运动。由于离心力原理，比重大的液体甩向外围，比重轻的气体则聚集于轴心附近。被甩向外围的液体，经分流壳进入泵的第一级；气体则经过分流壳的分叉流道、再经过上接头放气孔进入油套环空。旋转式分离器工作原理潜油电泵的主要结构●潜油泵是由多个单级离心泵串联而成。每一级由一个转动的叶轮和一个固定的导轮（壳）组成；叶轮内的油液随着叶轮的旋转而旋转，以实现压能的转换。导轮的主要作用是在转换液体压能的同时，把部分高速动能变成低速能量；●泵的叶轮分“浮式”叶轮和“固定”式两种。浮式叶轮多用于中小排量泵；固定式叶轮一般用于大排量泵；二、电潜泵采油系统潜油电泵的工作原理潜油电泵是在井下工作的多级离心泵，它的工作原理与地面离心泵相同。当充满在叶轮流道内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体受叶片的作用，使压力和速度同时增加，并经导轮的流道被引向次一级叶轮。这样，逐级流过所有的叶轮和导轮，进一步使液体的压能增加，逐级叠加后就获得一定的扬程，从而将井液举升到地面。二、电潜泵采油系统潜油电泵的结构特点潜油离心泵和普通的地面离心泵相比，在结构上有如下特点：1.直径小、级数多、长度大目前潜油泵的叶轮级数一般为150~450级，这种特殊性质决定了潜油泵泵的外形尺寸又细又长。一般由几百级叶轮组成的一台泵，其总长度一般为：4~35m，导致泵轴和泵壳体在制造、加工上都有很大的困难，也不便于组装、运输及施工。所以潜油泵一般采用分节装配，每节长1~7m，每台泵由1~5节组成。二、电潜泵采油系统2.轴向卸载、径向扶正为了消除轴向力，采用了轴向卸载机构。各级叶轮上均装有止推垫片，承受泵的轴向力。当泵工作时，叶轮止推垫片压在导轮上，这样轴向力就可通过导轮逐级传递到泵壳上去，而导轮止口与叶轮裙部相摩擦，则起到多级扶正的作用，保证了轴不弯曲运行。3.泵吸入口装有特殊装置，如油气、油砂分离器潜油电泵在工作时，输送的是多相流体介质，即液相(油和水)、气相(自由气体)和固相(砂、蜡、盐和其他机械杂质，各相对泵的工作特性都有独特的影响，尤其是气体和砂的影响最为严重。所以，在使用潜油电泵时，必须根据油井实际情况，在泵吸入口安装气体处理装置和防砂装置，以减少气体和砂子进入潜油泵。4.泵出口处上部装有单流阀和泄油阀潜油电泵的型号：二、电潜泵采油系统潜油泵的性能参数：包括排量、压头（扬程）、轴功率、效率、转速等，一般都在潜油泵的铭牌上给出。排量：潜油泵的排量有体积排量和质量排量之分。体积排量是潜油泵在单位时间内所抽送流体的体积，既是从潜油泵压出口截面所排出的液体体积。质量排量则是潜油泵在单位时间内所抽送的液体质量。通常所说的排量都是体积排量，只有在计算潜油泵的输出功率时才用质量排量。离心泵的排量取决于：转速、叶轮尺寸、出口压力和液体性质，与泵的级数无关；扬程：是指单位重力的液体流过潜油泵后其能量的增值，即是潜油泵压出口处单位重力液体的机械能减去吸入口处单位重力液体的机械能。取决于：叶轮的圆周速度（H＝u2/g）和泵的级数，与所泵送的液体的比重无关;二、电潜泵采油系统潜油泵的性能参数：转速：单位时间内潜油泵内叶轮的回转数，用n表示，单位：r/min。功率：指潜油泵的输入功率，即潜油电机传递给潜油泵轴的功率，用P表示,单位为：kW。潜油泵的输出功率是指液体流过潜油泵时由潜油泵传给液体的有效功率，也就是质量排量与单位质量液体流过潜油泵时能量的增值g*H的乘积，输出功率用Pu表示，单位:Kw。效率：潜油泵的输入功率与输出功率是不相等的，在潜油泵内有功率损失，功率损失的大小以效率来衡量。潜油泵的效率是输出功率与输入功率之比。二、电潜泵采油系统潜油电泵的工作特性曲线二、电潜泵采油系统潜油电泵的工作特性曲线是指泵的扬程、功率和效率同排量之间的关系曲线，它是选泵设计的重要依据。一般的特性曲线是在固定的转速(电机频率60Hz，转速为3500rpm)下，在相对密度为1、粘度为1mPa.s的清水中测试的泵的工作特性。潜油电泵的工作特性曲线二、电潜泵采油系统转速影响遵循仿射定律：221122211322P2P111NqqNNHHNNPPN影响泵特性曲线的因素——转速二、电潜泵采油系统影响泵特性曲线的因素——粘度二、电潜泵采油系统◆液体粘度大使得泵的举升功率增加；◆同时泵的扬程、排量和效率也有所下降。影响泵特性曲线的因素——温度◆流体温度对电机和电缆的绝缘程度有较大的影响；◆流体温度高需要选择耐温等级高的电机和电缆，增加采油成本。当温度比电机的额定温度每高出10℃，电机的使用寿命就将缩短一半；当温度比电缆的极限使用温度每高出8.4℃时，电缆的寿命也将降低一半。气体进泵会占据一定的泵容，必然使液体进泵量减少泵内流体密度与单相液体不同，对泵的功率会产生影响气体对泵内各种能量损失产生影响，使泵的特性偏离单相液体的特性气体对泵特性的影响主要有以下几方面：影响泵特性曲线的因素——气体低压实验表明：当泵吸入口气液比小于0.07时，泵的压头～排量曲线与单相液体接近，当泵吸入口气液比大于0.07时，泵的特性偏离单相液体的特性。目前普遍把泵吸入口气液比为0.1作为界线。二、电潜泵采油系统游离气体过多时，叶轮流道的大部分空间被气体占据，将会使离心泵停止排液。泵内任何一点流体压力工作温度下流体饱和蒸汽压时，产生小气泡，气泡流入高压区会冷凝和破碎，这时产生的压力很大，使泵易受到冲击和腐蚀，这种现象和水击相似，称作气蚀。气蚀使泵的工作特性变差，排量和效率下降。防止气蚀和气锁：泵的吸入压力足够高二、电潜泵采油系统影响泵特性曲线的因素——气蚀影响泵特性曲线的因素——砂、蜡等◆要求含砂小于0.05%，含砂后，泵叶轮磨损，排量下降。◆蜡沉积堵塞叶导轮流道，井液阻力增加。电机负荷增加，严重时过载停机。泵排量下降。二、电潜泵采油系统二、电潜泵采油系统潜油电缆作为潜油电泵机组输送电能的通道部分，长期工作在高温、高压和具有腐蚀性流体的环境中。潜油电缆包括动力电缆和潜油电机引接电缆。动力电缆分为圆电缆和扁电缆，电机引接电缆只有扁电缆一种。潜油电缆潜油电机引接电缆的外形结构和各部分的作用都与动力电缆是很相似，但由于工作的环境空间小于动力电缆工作的环境空间，其外形尺寸要比动力电缆小一些。同时，由于其外形尺寸较小，工作环境温度较高，所以，其绝缘强度要求比动力电缆更高。为了提高强度，有些引接电缆在结构上采用铅护套。电缆作用：向井下电机供电二、电潜泵采油系统潜油电缆和普通动力电缆相比具有以下特点:1)要求耐高温、油、气和水，有适应井下工作状况的特性。2)外形结构尺寸要符合环形空间的要求。3)为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆一般采用圆形或扁形(小扁)，扁形和扁形(小扁)连接在一起的复合结构。4）要适应井下工作温度50~150℃,并要求在-30℃环境下，进行起下泵作业时，潜油电缆护套层不破裂。电缆头是电机引接电缆与潜油电机相连接的一种特殊密封接头，是潜油电缆的重要组成部分。它主要由上下壳体(铜或钢)、上