海洋石油电潜泵应用技术及管理

海洋石油电潜泵应用技术及管理

邢晓阳

中海石油中国有限公司天津分公司 天津市 300000

摘要：海洋石油电潜泵在应用中存在技术故障问题，需对其进行详细分析及优化，以提出相应的解决措施。在海洋石油开采中，要对电潜泵进行全面控制，做好电潜泵与电机的优化匹配，提高电潜泵的使用效率，从而保证开采的顺利进行。

关键词：海洋石油；电潜泵；技术问题；改进措施

近年来，随着我国油气田开采技术的不断发展进步，我国目前的油田开采已从传统的“产量型”转变为“经济型”。如何降低开采成本，节约资源，降低能耗，已成为我国石油开采工作的一个重要方面。在海洋石油开采方面，电潜泵具有提升压力高、采能强、单井产液排量大等优点，但也具有功耗大、效率低、成本高等特点，这与我国发展“经济型”的相关要求不符。基于此，本文详细探讨了海洋石油电潜泵在开采中的技术问题及其改进措施。

一、电潜泵概述

电潜泵全称电动潜油离心泵，是一种在井下工作的多级离心泵，是用油管把离心泵和潜油电动机下入井中，电动机带动多级离心泵旋转产生离心力，将井中的原油举升到地面的采油设备，是各油田应用较为广泛的一种无杆泵采油设备。其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，已成为海洋石油开采的主力。

二、电潜泵采油工艺

电潜泵基本工作原理是将多级离心泵和电机一起置于油井液面以下进行相应的抽油举升的一种设备，主要通过动力电缆、变压器、相应的控制屏将相应的电能输送至井下电机，然后电机带动多级离心泵运转，将地面传输的电能转化为流体的动能，将油液举升到地面。电潜泵因其排量大、采油能力强等特点，在高含水期油田得到了广泛应用。

三、电潜泵在海洋石油开采中存在的技术问题

1、优化设计问题。由于电潜泵在收集油井相关数据时数据完整性较差，限制了电潜泵的顺利优化，虽然目前的智能系统能为优化工作提供一定的设计参数，但提供的参数大多为油井流动压力、静压、含砂量、气体含量等，这些数据的准确性难以保证，经计算分析，发现这些数据所对应的误差普遍较大，最终导致优化设计结果与实际生产存在较大偏差，对优化效果影响很大。因此，当前的实际生产和优化设计仍依靠经验进行。

2、地层高温环境问题。由于电潜泵工作时离心泵高速运转，加之运动中的磨损阻力，因而存在较大的电能向热能的转变，热能的积累会使电潜泵内的温度迅速上升，这将严重影响泵的正常运行及稳定性，因此，系统的散热非常必要及关键。在电潜泵中，电机的散热主要取决于产出液的运动，这种散热方式可将电潜泵的工作温度限制在200℃左右。随着国内外材料技术的不断进步，采用合成橡胶、陶瓷等不同材料能有效拓宽电潜泵的工作温度范围。同时，在电潜泵中，由于地下深井温度较高，会对电潜泵的密封性及电机的绝缘性产生很大影响，甚至导致电机失效。目前，通过高温密封技术及相应的绝缘系统，电潜泵的最终耐热温度可提高到235℃左右。

3、运动磨损及振动对电潜泵使用寿命的影响。电潜泵在井下工作时，离心泵的叶片和输送液体有很大的冲击磨损，尤其是径向轴承的磨损，这将大幅降低电潜泵保护器及电机使用寿命，虽然现有电潜泵系统通过在轴承方向增加一套自动润滑衬套，在减少磨损、提高使用寿命方面取得了一定的效果，但仍需进一步改善。振动对电潜泵的影响主要是对泵使用寿命的影响，因当电潜泵电机轴振动时，磨损轴周围的密封垫会相应增加，最终导致泵产出液泄漏进入到保护器中，然后通过轴封渗入电机，污染电机油，改变电机水力、介电、润滑性能，致使电机失效。

4、电机与泵的配套性问题。目前，电潜泵配套使用软件普遍存在优化措施不足的问题，因此，很难对电潜泵的各种生产参数进行定量分析及相应的优化。电潜泵在工作中虽会及时分析其工作生产过程中的流体体积，以选择较高的泵效，并不断优化相关系统的配置，然而，在选择井泵时，往往会出现所选电机功率过大的问题，导致电机与离心泵不配套的问题，从而导致电潜泵损耗、运行成本增加。

5、单一工作频率问题。在电潜泵结构中，电机是其的核心部件，也是电潜泵的动力来源。从目前的电机来看，主要是二级联动模式的三相异步电机，当需大功率时，通常使用串联模式，对于海洋石油，大多数电潜泵用于在2000～5000m地下作业，电机使用的输电电缆线过长，电潜泵启停时，大电流的变化将直接导致电缆绝缘层的损坏，加之不同井中的原油差异较大，若始终使用统一的电机工作频率，则很难精确控制采油速度，严重时，会导致原油中有更多的泥沙及水分，导致离心泵堵塞。从节能方面看，采用统一频率将使电潜泵耗能巨大，能耗高。

6、油嘴问题。油嘴在电潜泵井中的安装和使用，大幅提高了电潜泵的工作效率。油嘴在电潜泵井中的作用主要体现在：①通过安装油嘴，能有效地控制扬程和排量，从而提高泵的工作效率。②能很好地控制泵的生产压差，调节和控制好供排水，使泵在实际应用中得到很好的提高，能高效、连续地进行开采。然而，在电潜泵井上安装油嘴还会产生一些负面影响，表现在：首先，排水阻力增大，压力变大，导致实际工作中泵效率降低，进而影响整个系统的生产。其次，随着油嘴的安装和使用，泵轴上的轴向力会变大，叶轮等部件会不断磨损，这不仅会影响泵的使用寿命，还会降低泵的工作效率，从而影响企业效益。

四、电潜泵应用技术的改进措施

1、优化相关配套技术。①优化选井井泵的设计。在选择电潜泵时，需根据海洋油田的需求选择，目前，一些工业公司已开发了专门用于电动潜油泵系统选择井泵的软件，将该软件应用到实际生产中，油井与电潜泵系统则能达到最佳匹配状态。②配套油井测压装置，确保获得准确的参数。在充分掌握海洋油井流体的情况下，油井与电潜泵的匹配精度应不断提高。因此，要选择井下温度和压力测量装置。这些装置能准确地做好测量工作，保证海洋底下电力电缆的信号传输，这样能随时获取地面控制面板的井下温度及压力参数，以便更好地掌握流体生产能力的变化。

2、不断完善电潜泵技术。电潜泵技术在我国实际油田开采中已发挥了巨大的作用，然而，随着该技术应用的不断深入和发展，发现该技术还存在许多不足之处。因此，有必要不断改进技术。①不断完善防垢泵技术及防砂蚀机组技术，不断推进这项技术的发展。②不断推进海洋采油企业与相关电潜泵制造商的合作，及时有效地发现问题，迅速解决问题。还可通过与相关科研院所合作，不断开发电潜泵的新技术。

3、加强电潜泵的技术管理和维护。对于电潜泵在石油开采中的重要作用，做好技术管理和维护工作具有重要意义。目前，电潜泵井的故障往往导致油井停产，影响采油效率的提高。因此，企业先应结合电潜泵井的实际情况，做好电气泵的维护和定期保养工作，以减少因维护保养不善造成的停产事故。同时，企业应加强对操作人员的培训，提高其操作技能，使员工能了解操作原理和工艺，从而减少因误操作造成的生产事故。此外，加强设备选型，优化采油工艺，避免因设备选型不合理造成高负荷运行，导致事故发生。

总之，“经济型”已成为当前我国石油开发的主要发展趋势，如何降低能耗、节约资源、降低成本，已成为石油开采中关注的重要因素。海洋石油电潜泵具有效率低、功耗高、成本高等特点，不符合“经济型”发展理念及要求。因此，分析海洋石油电潜泵的技术问题，根据分析结果提出有针对性的改进措施，以便为海洋石油开采创造更大的经济效益。

参考文献：

[1]王秀宇.海洋油气电潜泵应用技术及管理初探[J].石化技术，2015(02):218.

[2]杨炳华.海洋石油电潜泵应用技术及管理[J].石油机械，2017(19):64-68.