《电动潜油离心泵采油.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动潜油离心泵采油.ppt（46页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、,电动潜油离心泵采油,（1）电动潜油离心泵井设备与工作原理（2）电动潜油离心泵井生产参数优化设计（3）电动潜油离心泵井生产分析与故障诊断3,电潜泵全称电动潜油离心泵，简称电泵，它是将电动机和泵一,起下入油井内液面以下进行抽油的井下举升设备。,泵是井下工作的多级离心泵，连同电机用油管一起下入井内。,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,别是在高含水期供液能力高的油井大多采用电潜泵生产，电潜泵在非自喷高产井或高含水井的举升技术中起着重要的作用。
2、5,6,由于电潜泵具有排量大，地面设备及向井下传递能量的方式简单，常作为高产油井和中高含水期为提高产液量以维持原油产量的一种人工举升方法。,特别是近几年来投入开发的主要油田或断块相继进入高含水,期，电潜泵井数不断增加。,如何根据油井产能正确地确定下泵深度和选择电泵以获得最佳效益；如何全面掌握电泵井生产时井下机组的工况、判断分析故障原因等是挖掘油井潜力，保证设备有效工作，延长检泵周期，提高电潜泵井生产管理技术水平的重要课题。,7,电潜泵举升方式的主要优点：(1)排量大；(2)操作简单，管理方便；(3)能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；(4)在防蜡方面有一定的作用。电潜泵举升方式的主要缺点
3、：(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；,(5)日常维护要求高。,井下机组部分,地面控制部分,变压器控制屏接线盒泄油阀单流阀多级离心泵分离器保护器潜油电机,(1)能量传递过程(2)地层流体举升过程潜油电缆电力传输部分8,7.1 电动潜油离心泵井设备与工作原理,9,(1)潜油电机,潜油电机是一种两极、三相鼠笼式异步感应电机。其主要结构和工作原理与常用的异步电动机相同。为了适应油井条件，具有以下特点：,外廓尺寸细长；,转子和定子分节；,保证潜油电机的严格密封；,电机内充满专用润滑油，起润滑、冷
4、却、增强电机绝缘,性能和平衡电机内外压力的作用。,10,作用：产生旋转磁场。,(2)转子系统：转子铁芯、转子绕组、转轴、扶正轴承、短路环,(3)止推轴承：作用：承受电机的轴向力。,(1)潜油电机(1)定子系统：定子铁芯、定子绕组、电机壳体,作用：产生感应电流而受力转动，并输出机械扭矩。,(4)润滑油循环系统：轴孔、定转子间隙、通油孔作用：电机运行时，润滑油从空心轴内流入，从轴承处各通油孔流出，润滑各轴承；然后进入定转子间隙。由于转子的高速旋转，润滑油获得离心力以及润滑油重力作用，从而使润滑油下降到电机底部，补充到空心轴内反复循环，起到润滑和冷却,作用。,主要,结构,组成,及其,作用,11,(2
5、)多级离心泵1)泵的结构,潜油多级离心泵的工作同地面离心泵一样，当充满在叶轮流道内的液体在离心力作用下，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，将井液举升到地面。,12,多级离心泵的结构示意图如图,所示。潜油多级离心泵和普通的地,面离心泵相比较，在结构上具有以,下特点：,直径小、级数多、长度大；轴向卸载、径向扶正；泵吸入口装有特殊装置，如油气、,油砂分离器；,泵出口上部装有单流阀和泄油阀。1上接头；2壳体；3叶轮；4导轮；5转轴；,6轴套；
6、7下接头；8泵吸入口,13,2）泵的工作特性,每种类型的电泵都有各自的特性曲线，它是生产厂家以纯水作为流体介质，通过实验绘制的排量与扬程、功率和泵效随排量的变化关系曲线，如图4-3所示。14,PQ P,N=a*,15,由电泵的特性曲线，可计算不同排量下，离心泵的有效功率和效率。泵的排量随压头增大而减小。泵轴的输入功率随排量的增大而增大，泵的排量为零时泵轴功率小最多。,16,在离心泵特性曲线上有一个最高效率点，称为额定工作点，这点的排量和压头值即为,铭牌上给出的性能指标。在最高效率点附近有一排量范围，其效率随排量的变化而降低很少，这一排量范围称做最佳排量范围。所以，离心泵在工作时要尽可能在额定工
7、作点附近，且必须在最佳排量范围内工作，这样才能使离心泵的工作特性达到最好。,17,(3)保护器,保护器是利用井液与电机油的比重差异，以防止井液进入电机造成短路而烧毁电机的装置。主要是通过隔离腔连接井液与电机油来完成这一功能。保护器有四种基本功能：,保护器通过连接外壳和传动轴，把泵和电机联接起,来；,保护器装有止推轴承，以吸收泵轴的轴向推力；隔离井液与电机油，同时使井筒电机的压力保,持平衡；,允许电机运行时温度升高，造成的电机油热膨胀以,及停机后电机油的收缩。,保护器种类很多，但从其原理来看，使用比较普通的有三种，即连通式、沉淀式和胶囊式保护器。,18,(4)油气分离器,油气分离器安装在泵的液体
8、吸入口处，当混气流体进入多级离心泵之前，先通过分离器，把自由气体分离出来防止和减少气体进泵，以保证电潜泵具有良好的工作特性，使多级离心泵能够正常工作。,常用的分离器有两种：沉降式分离器和旋转（离心）式分离器。,19,(5)潜油电缆,1）潜油电缆的结构及特点,潜油电缆作为从地面向井下机组传输电力的介质，从外形上看，可分为圆电缆和扁电缆两种，主要由导体（三芯独根铜线或三芯多股铜绞线）、绝缘层、护套层，并用钢带铠装而组成，其中扁电缆分大扁电缆和小扁电缆两种。,20,潜油电缆由于工作环境比较恶劣，所以，它和普,通电缆相比具有以下特点：,根据油井的需要，电缆长度可由几百米到几千米，在施工中要求便于起下，
9、而不易损坏；,要求耐油、气、水，耐高温、高压；,电缆终端有与电机插配的特殊密封接头电缆,头；,为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆一般采用圆型和扁型，扁型和扁型联接在一起的复合结构；,要能适应施工和环境温度，进行起下作业,时，电缆保护套层不破裂。,21,2)潜油电缆的性能要求,潜油电缆是电潜泵机组的一个重要组部分。根据下泵深度，电缆的长度可由几百米到几千米。电缆的工作介质是油、气、水三相混合物，这就要求电缆的护套绝缘材料具有较好的耐油性和较高的气密性。,电缆长期工作在温度为50120、压力为7,20MPa的井液中，在冬季电缆野外施工，气温最低达零下30、并需要经多次盘绕收放，这就要求电缆的结构
10、紧凑，护套层有足够的横向密封性，在高温、高压下不易变形，在低温下不破裂，材质应满足井下温度相应的热老化性能要求，保持柔软性和可弯曲性。电缆应有良好的绝缘性能，并能够可靠地传递电机所需要的电能。,22,23,24,主要内容,7电动潜油离心泵采油（1）电动潜油离心泵井设备与工作原理（2）电动潜油离心泵井生产参数优化设计（3）电动潜油离心泵井生产分析与故障诊断25,26,电潜泵井的工作好坏，与电潜泵井的设计与施工有密切关系。合理选井与设计，可以延长电泵机组的寿命，获得较合理的经济效益。,电潜泵油井生产系统设计是以油井生产系统为对象，以油井供液能力（IPR）为依据，以整个系统的协调为基础，把获得规定产
11、量（或给定设备）下的最高效率和最低能耗作为设计目标，在设计中采用节点和系统分析方法。,1.电潜泵油井生产系统,油层井筒井下电泵机组地面出油管线与分离器,等四个子系统组成，每个子系统都有各自不同的流动规律。要使油井高效率地稳定生产，就必须在生产系统设计时充分利用各子系统的流动规律。27,28,1)油层系统,油层流动系统的流动规律可用流入动态（IPR）来描述，,通常采的是油、气、水三相流动时的广义IPR曲线。,2)井筒流动系统,井筒流动系统包括油层流体从井底流到泵吸入口和泵以上,油管中的流动。它们都遵守气液多相管流流动规律。,29,3)潜油离心泵系统,泵生产厂家所提供的泵特性曲线是对纯水的实验结果
12、。电泵实际使用时，所抽汲的流体是油、气、水三相混合物。混合物高速流经电泵时，同时被叶轮充分搅拌，易产生乳,化，会使油水混合物粘度急剧增高。,随着混合液中含水量的增加（070），电泵的特性曲线,随之变坏，当含水为6070时，HQ和Q特性下降最厉,害。但当含水达80以后，电泵特性反而有所改善。因此，当,电泵井含水后，进行设计时必须对电泵特性采取粘度校正。,30,3)潜油离心泵系统,当泵吸入口压力低于饱和压力时，游离气随液体进泵后会使泵的排量、压头和效率下降，泵特性变差，工作不稳定。为了消除游离气的有害影响，提高电泵在多气油井中的使用效果，在泵入口处加油气分离器，控制进泵的气量。对少量气体进泵后的电
13、泵特性也需进行气体影响校正。,31,2.设计方法,电潜泵油井生产系统设计的任务是在满足由油井供液能力所确定的产量前提下，确定下泵深度、选择泵型和计算工作参数，使其效率最高和能耗最小，并满足以下条件：泵的实际排量应满足要求的油井设计产量，在所选泵的推,荐范围内工作；,下泵深度不大于油层中部深度，,泵的最大外径小于套管内径，(泵与套管的允许间隙值)；进泵气液比小于15%。,通常，由于地面出油管线的压,力降变化范围不大，可将井口,油压作为常数。,这样，设计的油井生系统范围,只从井口到油层，,在油层、井底、泵的入口和出,口处分别设置四个节点，把泵,看作功能节点，以泵两端的压,差作为求解节点。,图 4-
14、5 电潜泵节点设置图32,33,求解时分别以井口油压和油藏,压力为起点计算泵的排出压力,和入口压力，,根据产量选定泵型后，根据该,泵的特性曲线和设计排量求出,单级泵的平均扬程、功率和效,率。,利用泵两端的压差和泵的单级,扬程可计算出泵的级数、泵排量、泵效率和功率等。,图 4-5 电潜泵节点设置图,34,计算的主要步聚如下：,在已知设计产液量的条件下，根据油,层的流入动态（IPR曲线）确定井底流压,并计算其压力分布和气液比，以给定的,泵入口压力或泵入口气液比确定下泵深,度。,以井口压力为起点，向下计算泵上油,管内压力分布，求出下泵深度处的压,力，即为泵出口压力。,泵出口压力与泵入口压力之差即为泵
15、的,有效总扬程。,由油井产量和所需要的总压头，根据泵,特性曲线选择合适的泵型和所需要的级,数。,35,36,1）含气液体对电泵工作特性的影响,3、影响电泵工作特性的因素分析,扬程、排量及效率下降；,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。,2）液体粘度对电泵工作特性的影响,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。,3）温度对电泵工作特性的影响 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。4）砂、蜡等对电泵工作特性的影响 电泵生产要求含砂小于0.05%；含砂后，泵叶轮磨损，排量下降
16、。,蜡沉积堵塞叶导轮,泵排量下降。,流道，井液阻力增加。电机负荷增加，严重时过载停机。5）其它如沉没度、井下压力等与气体影响有关。37,主要内容,7电动潜油离心泵采油（1）电动潜油离心泵井设备与工作原理（2）电动潜油离心泵井生产参数优化设计（3）电动潜油离心泵井生产分析与故障诊断38,39,潜油电泵抽油井的工况分析（一）测试与机组分析原则电泵下井运转后，应对其工况进行不断监测，如取准油井产液,量、产油量、含水量、井下压力、井口油套压、地面电压、电流,等，以便确定电泵工作是否正常。,即使在正常工作时，也要通过测试工作录取一系列工作参数,（如定期检查电缆的绝缘性，测油井的静压等）供电泵出故障时进,
17、行比较。,这些测试资料可用来检查现有泵系统的生产设计，必要时为重,新选择泵提供依据；检查和防止引起电泵系统损坏的问题，及其进,行经济评价等。,潜油电泵抽油井的工况分析（一）测试与机组分析原则在分析电泵抽油井系统的工作状况时，一般应注意以下几点：,可以测取到的一切资料都要用；,切忌无依据地假设；,生产和科研设计单位要保持联系，以便取得更详细的资料；,测试资料应做到准确齐全，避免由于资料的数据不准导致分,析结果的错误。40,41,（二）电泵的电流记录图分析,对于潜油电泵抽油井的工况分析，采油矿上主要是通过测电流,记录图来实现的。,电流自动记录仪装在地面控制箱面板上，这是一种记录电潜泵,电机输入电流
18、的专用仪表。,它能将一系列不同工作状况的电流卡片记录下来，然后根据这,些卡片反映出的问题如实地进行解释。,一般电机出现故障的原因可能是下列几种：高、低电流下运行、,电流不稳时操作和电源电压波动等，因此，采油矿上常通过典型的,电流记录图并结合其它测试资料进行分析，可以准确地判断出故障,原因，及时地为排除故障提供依据。,42,1）正常工作的电流图,由于潜油电机是三相两极感应电动机，如果负载不变、电源电压稳定时，电流曲线保持不变，正常工作条件下，电流记录图应画出一条接近铭牌电流的平滑对称曲线。,43,2）电源波动时的电流图,产生原因：可能是电网严重供电不足，如电泵井或电网附近有大功率的注入泵启动；若
19、发生闪电的干扰，同样会产生上述脉冲电流。,44,3）气体影响时的电流图,气体影响时最后停机的电流图，消除的方法可增加泵挂深度，提高沉没度或适当调整注采比，保持适当的液位。,45,4）电泵抽空的电流图,电泵抽空停机时的电流图，消除的方法是加深泵挂或,用油嘴控制排量等。,46,5）立即欠载停泵的电流图,欠载停机情况。产生原因：可能是液体密度小或流量不够而欠载停机或自动控制失灵而用手起动。这种频繁起动对电泵极为不利；应立即纠正。,消除方法：如果在停机后经测试表明液面较低时，可将控制器调整，或进行其它有针对性的处理。,47,6）多次手动起动的电流图,前段为正常运行，而后因电力波动过载停机，以后又多次手,动起动。过载停机后，要弄清原因排除故障，才能试起动，若再,试起动失败，必须重新仔细检查原因，因为多次起动会损坏电泵。,48,7）过载停机的电流图,过载停机引起的原因：液体密度或粘度增大，出砂、电机过热和设备磨损等机械故障。在未弄清故障原因以前不能再起动，否则会造成毁坏电泵的重大事故。,8）欠载烧毁电机时的电流图,机组起动后，电机较长时间处于空载运行状态，当机组排量降,低后，电机空载运行，流经电机外壳的流体少，引起电机温度过,高，造成电机烧毁。预防措施：选择较小排量的机组，同时可加深,泵挂。,49end,
