电潜泵的详细介绍.ppt

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电潜泵采油技术,主要内容,、电潜泵系统概述、井下多级离心泵工作特性、电潜泵系统的设计、电潜泵井生产管柱、电潜泵井的管理、电潜泵井工况分析及故障处理,与其它机械采油相比，电潜泵具有排量扬程范围广、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺简单、机组寿命较长、管理方便、经济效益显著等特点，因而得到了极大地应用，已经成为海洋石油开采的主力军。

电潜泵采油系统主要由井下和地面两大部分组成。

地面部分：

变压器、控制柜、接线盒、井上安全阀、井口盘、采油树等。

井下部分：

动力电缆、多级离心泵、气体分离器、电机、电机保护器、单流阀、泄油阀、井下安全阀等组成。

一、电潜泵系统概述,一、电潜泵系统概述,接线盒,、电机电潜泵电机又叫潜油电机，它是电潜泵机组的原动机，一般位于最下端。

它是三相鼠笼异步电机，其工作原理与普通三相异步电机一样，把电能转变成机械能。

但是，它与普通电机相比，具有以下特点：

机身细长，一般直径160mm以下，长度510m，有的更长，长径比达28.3125.2；转轴为空心，便于循环冷却电机；启动转矩大，0.3s即可达到额定转速；转动惯量小,一、电潜泵系统概述,，滑行时间一般不超过3s；绝缘等级高，绝缘材料耐高温、高压和油气水的综合作用；电机内腔充满电机油以隔绝井液和便于散热；有专门的井液与电机油的隔离密封装置一一保护器。

潜油电机结构，它由定子、转子、止推轴承和机油循环冷却系统等部分组成。

、潜油泵潜油泵为多级离心泵，包括固定和转动两大部分。

固定部分由导轮、泵壳和轴承外套组成；转动部分包括叶轮、轴、键、摩擦垫、轴承和卡簧。

电潜泵分节，节中分级，每级就是一,一、电潜泵系统概述,个离心泵。

潜油泵按叶轮是否固定分为浮动式、半浮动式和固定式三种。

、保护器保护器又叫潜油电机保护器，是电潜泵所特有的。

其位于电机与气体分离器之间，上端与分离器相连，下端与电机相连，起保护电机作用。

其基本作用有以下四个方面：

密封电机轴动力输出端，防止井液进人电机；保护器充油部分允许与井液相通起平衡作用，平衡电机,一、电潜泵系统概述,内外腔压力，容纳电机升温时膨胀的电机油和补充电机冷却时电机油的收缩和损耗的电机油；通过其内的止推轴承承担泵轴、分离器轴和保护器轴的重量及泵所承受的任何不平衡轴向力；起连接作用，连接电机轴与泵/分离器轴，连接电机壳体与泵/为离器壳体。

保护器的种类很多，从原理上可以分为连通式保护器、沉淀式保护器和胶囊式保护器等三种。

、油气分离器气体分离器，又叫油气分离器，简称分离器，位于潜油泵的下端，是泵的入口。

其作用是将油井生产流体中的自由,一、电潜泵系统概述,气分离出来，以减少气体对泵的排量、扬程和效率等特性参数的影响，和避免气蚀发生。

按不同的工作原理，可将其分为沉降式（重力式）和旋转式（离心式）两种。

沉降分离器：

GLR90,一、电潜泵系统概述,、测压装置电潜泵井测压系统有两大类，一类是电子式的，一类是机械式的。

主要用于监测油井的供液和电机工作温度情况。

电子式的有PHD和PSI两种，可以进行连续监测；机械式的也有两种，一种是测压阀，一种是毛细管，前者通过钢丝作业实施但不能连续监测，后者通过毛细钢管传递压力，可以连续工作和监测。

、动力电缆动力电缆是电机与地面控制系统相联系传送电力纽带,一、电潜泵系统概述,和PSI/PHD信号的通道，是一种耐油、耐盐水、耐其它化学物质腐蚀的油井专用电缆，工作于油套管之间。

分为小扁电缆（又叫电机引线，俗称小扁）、大扁电缆（俗称大扁）和圆电缆，按温度等级可以分为90、120、150等3个等级，部分厂家还可生产更高等级的潜油电缆。

一、电潜泵系统概述,电缆头是电机和电缆连接的特殊部件，其质量好坏直接关系到电机的运行寿命，要求较高的电气和机械性能。

从性能和结构分为两种：

缠绕式和插入式。

、单流阀其作用主要是：

保护足够高的回压，使得泵在启动后能很快在额定点工作；防止停泵以上流体回落引起机组反转脱扣；便于生产管柱验封。

一般安装在泵出口12跟油管处，采用标准油管扣于上下油管连接。

、泄油阀泄油阀一般安装在单流阀以上12跟油管处，它是检泵作业上提管柱时油管内流体的排放口，以减轻修井机符合和防止井液污染平台甲板和环境。

泄油阀目前有两种：

投棒泄流、,一、电潜泵系统概述,投球液力泄流。

前者用于稀油和高含水稠油井比较合适，用于稠油井泄油成功率低；后者可以重复使稠油井泄油更好，成功率高。

、滑套滑套主要用来提供油管和环空之间的流动通道，有下列用途：

完井后诱喷；循环压井；气举；坐挂射流泵；,一、电潜泵系统概述,多油层内，选择性对不同的油层进行生产、测试或增产措施；多层混采；下入堵塞器关井或油管试压；循环化学剂防腐等。

滑套开关常用的工具，用钢丝把它下入井中滑套位置，通过钢丝作业可对井下滑套进行开关作业。

有的滑套通过向下震击使内套筒下移而打开滑套，有的则需要向上震击向上移动内套筒使滑套打开。

一、电潜泵系统概述,、井下安全阀井下安全阀是井中流体非正常流动的控制装置，安全阀下入井中后，通过地面加压，压力经液控管线传至两个密封盘根之间的传压孔到活塞上，推动活塞向下移动，并压缩弹簧，将活瓣打开，如果保持控制管线压力，安全阀处于打开位置，释放控制管线压力，靠弹簧张力向上推动活塞上移，阀处于关闭状态。

一、电潜泵系统概述,、封隔器封隔器是用于井下套管或裸眼里封隔油、气、水层的专用工具。

通过外力作用，使胶筒长度缩短和直径变大密封油、套环形空间，分隔封隔器上下的油、气、水层，从而实现油、水井的分层测试、分层采油、分层注水、分层改造和封堵水层。

分类：

根据封隔器封隔件的工作原理不同，将封隔器分为自封式、压缩式、楔入式和扩张式四种类型。

一、电潜泵系统概述,一、电潜泵系统概述,大量应用永久式封隔器、不压井开关、密封插管,、变压器作用：

将交流电的电源电压转变为井下电机所需要的电压。

原理：

电磁感应原理。

类型:

三个单相变压器、三相标准变压器和三相自耦变压器。

、控制柜潜油泵控制柜是一种专门用于电潜泵启停、运行参数监测和电机保护的控制设备，分手动和自动两种方式。

具有短路保护、三相过载保护、单相保护、欠载停机保护延时再启动。

自动检测和记录运行电流、电压等参数的功能和环节。

一、电潜泵系统概述,、变频器变频器是电潜泵采油系统的一种新型控制设备，具有以下几大特点：

输出频率可在3090Hz范围内连续变化，使得电机的转速17005130rmin内变化，泵排量变化范围是额定排量的0.61.8倍，扬程范围为0.363.24倍；可以在810Hz频率下启动电机，达到恒转矩软启动的目的，启动电流只有额定电流的11.5倍，大大减少了电机启动时的电流和机械冲击，利于延长电机寿命；可以通过编程控制实现工作频率随油井供液和负载情况变,一、电潜泵系统概述,化，如供液不足时频率降低，泵沉没度较大，吸口压力较高时，增大频率可以增大排量和扬程，保证不停机改变泵工作参数而减少启动次数和以最小的能量举升液体，延长寿命和发挥最好效益可以改变井下电机的电感负荷，提高电机的功率因素，可以平稳保护电机转人欠压和超压状态下工作。

、接线盒接线盒是电潜泵井下电缆与地面电缆之间的过渡连接装置，其作用是排放通过电缆保护套渗到地面的天然气，防止天然气沿电缆进人控制柜而发生爆炸。

火灾等不安全事故；另一个,一、电潜泵系统概述,作用是方便地面接线工作。

它必须安放在通风良好、空气干燥的环境，必须具有防滴、防渗和气体排放等功能。

、安装方式标准安装方式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，主要用于油井采油。

底部吸入口安装方式（带封隔器）从上到下依次是电机、保护器、排出口、泵、吸入口，用于油管摩阻损失大或泵径大的井。

一、电潜泵系统概述,底部排出口安装方式（带封隔器）从上到下依次是电机、保护器、吸入口、泵、排出口，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。

、洗井管汇及流程对于电潜泵井来说，检泵作业是必然的，必须配备压井和洗井作业设备和流程，要求管线压力等级必须满足洗井压力等级的需要，视油井深度和油层压力而定。

一般油田的洗井流程和管汇是固定的，为了节约投资，部分油田采用临时洗井管线。

洗井流程管汇如图所示。

一、电潜泵系统概述,一、电潜泵系统概述,、套管气定压排放随着电潜泵采油工艺的发展，为减少游离气体对电潜泵效率的影响和避免气蚀气锁发生，人们往往在电潜泵人口处安装一个气体分离器，电潜泵工作时不断地向油套环形空间排人游离气体，随着生产的进行，环空中的气体越集越多，压力不断升,高，迫使油气界面不断下降，当其降到泵吸口附近时，泵发生抽空现象，分离器失去作用，这就是为什么环空要保持一定沉没度的原因。

维持一定液面高度，可以通过人工放气来实现，但往往使得流程受到冲击，各容器的液位不稳，波动大，甚至引起流程关断。

套管气定压排放阀可以实现电潜泵井环空气体的定压排放，放气阀安装在采油树套管闸门与生产管汇之间。

如图所示。

一、电潜泵系统概述,一、电潜泵系统概述,井下多级离心泵由许多单级离心泵串联组成，单级离心泵由装在泵轴上的旋转叶轮和固定在泵壳上的导轮组成。

工作原理叶轮旋转后离心力的作用使叶轮流道中的液体增压和加速，从叶轮流道出口排出，叶轮旋转机械能转变为流体的压能和动能。

流体进入导轮，将一部分动能转变成静压，流体进入下一级叶轮，重复这一过程直到最后一级叶轮。

二、井下多级离心泵工作特性,离心泵的特性：

排量、压头、功率、效率与转速的关系,液柱压头与压力：

泵的有效功率：

泵内流体获得的功率,、基本概念,泵的效率：

泵的有效功率/泵的轴功率,二、井下多级离心泵工作特性,、离心泵特性的理论分析,泵产生的有效压头与流体密度无关,在稳定流动状态下，单位时间内流体流入和流出叶轮的动量矩变化等于作用在流体上的外力矩。

二、井下多级离心泵工作特性,叶轮的实际叶片数目有限叶轮流道中形成相对环流，叶轮出口处的绝对速度，吸入口处的绝对速度，叶轮实际压头低于理论压头。

水力损失泵的叶轮流道内的沿程阻力容积损失高压液体通过叶轮和导轮间的间隙产生的漏失损失机械损失叶轮外表面与液体间、轴与轴承间的摩擦损失,、影响离心泵实际压头的因素,二、井下多级离心泵工作特性,泵的排量、压头、功率、效率和转速的关系曲线。

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。

、泵的特性曲线,二、井下多级离心泵工作特性,二、井下多级离心泵工作特性,、影响泵特性的因素,转速、相对密度和粘度对泵特性的影响,其影响遵循仿射定律,二、井下多级离心泵工作特性,气体对泵特性的影响气体进泵会占据一定的泵容，必然使液体进泵量减少气体积占气液总体积的份额；泵内流体密度与单相液体不同，对泵的功率会产生影响；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也要产生影响，使泵的特性偏离单相液体的特性。

二、井下多级离心泵工作特性,吸入口气液比,当井液在吸入条件下气液比小于10时，可以直接采用泵的标准特性曲线，否则应该安装井下气液分离器和提高吸入压力等方法使进泵的游离气减小，也可以采用两相泵的特性进行设计。

二、井下多级离心泵工作特性,泵内任何一点流体压力小于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。

气蚀,二、井下多级离心泵工作特性,、轴向止推力,作用在叶轮上的各种轴向不平衡力的总和，包括下止推力和上止推力。

下止推力作用在和吸入口面积相等的环形面积上的排出压力与吸入压力所产生的压力差，使泵承受向下止推力，其大小与排量成反比。

上止推力由于叶轮入口和出口速度大小、方向改变产生的向上的推力，其大小与排量成正比。

泵在最高效率点工作时，叶轮的轴向止推力接近于零，选泵时应使泵在最佳排量范围内工作。

二、井下多级离心泵工作特性,、设计原则必须使泵在最高效率点附近工作，至少不应超出最佳排量范围。

泵的额