油田高溫電潛泵優化設計分析

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關鍵詞：電潛泵；優化；改進

電潛泵是一共由多級離心泵組成組合電泵，它主要通過生產油管下入井后，在地面上的電源通過潛油電泵以及用電纜下入傳導至井內，再通過帶動井下潛油電機，電機催動多級離心泵，通過葉輪旋轉產生離心力，將油水帶進泵筒，完成采收。電潛泵相對其他采收設備，有以下幾大特點：一是排量大，可提高單井產液量，保持油井高產；二是產生大量的生產壓差，改善油層出油情況；三是電泵轉抽后，降低油層壓力，降低注水壓力，增加吸水量，減緩套管損壞程度，為延長電潛泵使用周期，減少檢泵頻次，增加經濟效益，被廣泛應用于液面較高、供液量大、產量較高的油井生產中。電潛泵工作原理是由多級葉輪串聯起來的離心泵，當潛油電機通過勢能帶動泵軸的葉輪高速旋轉時，位于葉輪內的傳輸介質在離心力的催化下，從葉輪中心沿至葉片兩側，然后達到葉輪的四周，同時液體受葉片的傳導作用下，葉輪速度帶來的承壓勢能可增加另外幾個葉輪進行下一步的作用，速度勢能逐漸轉化成壓力勢能，最后進入下一級葉輪入口，通過逐級逐次往復運動，在葉輪的傳導作用下，介質的壓能逐級逐次的增高從而獲得足以克服出口的勢能，最終打開通道阻力，將石油帶至泵筒，滿足采收要求。近年來隨著大慶油田開發進入中后期，綜合含水逐步上升，加之喇嘛甸油田地區的“三高”特性，有的油藏溫度最高可達80℃，生產工況隨之變差，眾所周知高排量、高揚程伴隨著出現高流速可加大地層出砂，給生產層造成嚴重的破壞，同時大量地層砂在高流速的沖擊作用下，對電潛泵、生產管柱和套管都造成嚴重的沖擊腐蝕，造成檢泵，使檢泵周期變短。對于油田生產管理、以降本增效為目的，通過電潛泵合理優化管和組配件的改進（排量、揚程、電機功率等），延長檢泵周期，實現生產提質提效，將起著相當重要的作用。但由于喇嘛甸油田現有的特殊性：高流速和大量地層出砂。可對電潛泵電機造成嚴重的腐蝕，某些工況不好的生產井，設備僅在2年期間就要進行維護，嚴重的進行檢泵換泵，不僅生產部門要承擔高額的維護費用，停井時間過長引起地層不穩，破壞生產層。因此通過研究通過以下幾方面對于電潛泵的優化：一是優化設計，對于較深的井減少電潛泵的下井；二是減少起停機時間造成的產量；三是改進電纜及保護器給電機加以保護。

1電潛泵設計及管理優化措施

（1）依據不同井況對不同深度的電潛泵機型進行選擇，對不同生產井，選用不同型號、不同類型的電潛泵是關系電潛泵機組運行壽命的關鍵節點。針對大慶油田每個區塊的井況都不相同的特點，要求不同電潛泵的動態舉升適應范圍應較為廣泛，為找到適應不同油井在不同時期和不同工況(產液量高低，含水量高低，井液伴隨腐蝕性液體，地層表面出砂狀況，歷次措施性作業等）下的生產，電潛泵設計人員給出并設計出相應的不同工況，不同類型的最佳的電潛泵型號。（2）把控電潛泵的安裝關，電潛泵的組裝及下井的穩定性是保證電潛泵運行壽命的另一個關鍵節點。這就要求電潛泵的廠家必須擁有一支穩定、專業且技術過硬現場安裝隊伍；在安裝前，嚴格執行取泵、換泵要求，在安裝時，嚴格執行下泵及配套工具程序，一旦出現特殊的情況可依據現場技術人員指令進行下一步操作等。（3）實現電潛泵的關停啟機時間最大優化電潛泵的啟機與關停是起到延長電潛泵運行壽命重要作用。它要求相關人員通過密切，順利的配合下，共同完成電潛泵啟動與停止。為達到這一目標，不僅要求對相關人員進行系統培訓，還優化完善了電潛泵的啟動與停機程序，從程序的優化可實現電潛泵的軟起動，避免常規硬啟動帶來的引發保護器失效最終使電潛泵燒壞的問題。（4）及時反饋電潛泵及油井運轉狀態，優化油井生產指揮系統，做到每個系統反饋出的動態平衡。當某個系統出現問題時，通過及時調整，就會避免整個系統的不安全運行。為了保證整個電潛泵機組的正常運轉，存在諸多問題分析，例如電潛泵整個機組每天的運行狀態監測及分析，保護器的有效性，電纜的傳導性。都可以通過生產指揮系統反饋至管理部門，及時調整，延長電潛泵使用壽命。（5）電潛泵的故障排查及維護，一旦某口井不能正常生產或電潛泵不能正常工作，就要通過生產指揮系統反饋的情況分析故障因素，結合完井基礎數據和油藏從地面驅動設備一直到井底機組設備進行系統地排查，并通過技術人員給出分析成因，采取相應處理措施，直至電潛泵恢復生產，滿足使用周期。（6）對電潛泵廠家采取競爭機制，為延長電潛泵使用周期、提高電潛泵廠家的服務水平和督促產品質量，要針對不同年限以招投標形式與電潛泵廠家簽訂供貨合同。加入競爭機制考核，以達到電潛泵廠家提供更優質的設備和更好的服務，同時對于質量存在問題，使用周期較短進行掛牌并返廠改進，改進后再重新進入啟用，如依舊無法滿足使用，則將所有在用設備退回處理。

2電潛泵組件的升級、改造

對出現問題生產井進行檢泵，針對檢泵的檢查結果逐一排查，如因電潛泵機組問題，則拆解泵體，通過對電機檢測和對保護器失效的溯源，最終根據驗泵所得結論，結合油藏特點以及每口井的井深結構特點，對電潛泵從電機到選材用料各方面都做優化升級。（1）電潛泵外體材料的升級電潛泵外體電鍍的表皮材料本身對電潛泵是具有保護作用的。如外殼材質受到井液腐蝕則會造成擊穿，井底液將直接進入電潛泵，會立即引起電潛泵短路。通過對2019年100井次的電潛泵拆解分析，發現30%的電潛泵燒泵，因電潛泵在井下復雜的工況下造成，在高流速、高含水的井液沖擊腐蝕作用下造成擊穿。為此我們對電潛泵外殼材料進行了優化升級，外體表面鍍了一層高強度API耐腐蝕涂層，效果顯著。（2）電機保護器的改造通過對失效的電機保護器和電機體進行拆分，15%電機燒壞的主要原因是電機保護器內的膠皮受井液及井內砂嚴重腐蝕，最終破裂和剝落，井液從剝落處進而進入電機，最終導致電機的絕緣處失效，電機絕緣能力下降最后保護器損壞。為此提出了在膠皮前端部安裝一塊方型金屬阻隔板，既防止孔隙被堵又防止膠皮過度膨脹而剝落，可以對延長電潛泵壽命起到有力幫助。

3改善后效果分析

對改進后20井次的潛油電泵對比分析，無論從管理優化，產品的升級、優化都得到了良好的改觀。特別是改變了外殼材料后，腐蝕效果大大降低，節約了作業工序費用和勞務費用，延長了電潛泵的使用周期，解決了現場實際問題，檢泵率降低20%。

4結論

通過對電潛泵管理的提升以及對電潛泵機組的改進，在滿足油藏不斷增加產量所需求的同時，延長電潛泵使用壽命，年檢泵率逐年下降，改造后的效果十分顯著。

參考文獻

[1]鄧曉輝,段錚,劉蕓.高溫大排量電泵管理優化及設計改進[J].石油天然氣學報,2010-12-15.

[2]杜河泉,徐應波,陳瑜.西江油田高溫大排量電泵設計改進及優化管理技術[J].長江大學學報.

作者：于寶昌 單位：大慶油田第六采油廠作業大隊