采油工程—— 电动潜油离心泵采油

第四章无杆泵采油

第四章无杆泵采油

无杆泵机械采油方法与有杆泵采油的主要区别：

不需用抽油杆传递地面动力，而是用电缆或高压液体将地面能量传输到井下，带动井下机组把原油抽至地面。常用的无杆泵包括电动潜油离心泵、水力活塞泵、水力射流泵和螺杆泵等。

电动潜油离心泵采油

一、电动潜油离心泵采油装置及其工作原理

电动潜油离心泵是一种在井下工作的多级离心泵，用油管下入井内，地面电源通过潜油泵专用电缆输入井下潜油电机，使电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。

电潜泵由井下部分、地面部分和联系井下地面的中间部分组成。

井下部分主要是电潜泵的机组，它由多级离心泵、保护器和潜油电动机三部分组成，起着抽油的主要作用。

地面部分由变压器组、自动控制台及辅助设备组成。自动控制台用来控制电潜泵工作，同时保护潜油电动机，防止电动机电缆系统短路和电动机过载。

电动潜油离心泵装置示意图

1—变压器组；2—电流表；3—配电盘；4—接线盒；5—地面电缆；6—井口装置；7—溢流阀；8—单流阀；9—油管；10—泵头；11—多级离心泵；12—吸人口；13—保护器；14—电动机；15—扶正器；16—套管；17—电缆护罩；18，20—电缆；19—电缆接头

中间部分由电缆和油管组成。将电流从地面部分传送给井下部分，采用的是特殊结构的电缆(圆电缆和扁电缆)。在油井中利用钢带将电缆和油管柱、泵、保护器外壳固定在一起。

(一) 电动潜油离心泵型号及主要部件

1．电动潜油离心泵型号

1) 电动潜油离心泵机组表示方法

示例：额定扬程1000m，额定排量200m3/d ，适用油井温度120℃的119mm 电动潜油离心泵机组表示为：QYDB119—200/1000E。

2)泵型号表示方法

示例：额定排量500m3/d，额定扬程2000m的98mm通用节泵表示为：QYB98—500/2000T。

2．电动潜油离心泵主要部件

1) 潜油电动机

示例：容量45kW的114mm潜油电泵机组用的电动机表示为：YQYll4—45S。

电动机用于驱动离心泵转动。一般为两极三相鼠笼式感应电动机，工作原理与地面电动机相同。根据实际需要电动机可以采用几级串联达到特定的

功率。电动机内充满电动机油，用于润滑和导热，运行电动机产生的热量由电动机油通过电动机外壳传给井液，井液将热量带走冷却电动机，电动机必须安装在井液流过的地方。

2) 保护器

示例：潜油电动机组用98mm连通式保护器表示为：QYH98L。

保护器主要用于将电动机油与井液隔开，平衡电动机内压力和井筒压力。保护器的作用是连接电动机的驱动轴与泵轴，连接电动机壳与泵壳；保护器的充油部分与容许压力下的井液连通时，保证电动机驱动轴密封，防止井液进入电动机。

保护器包括：连通式、沉淀式和胶囊式，主要区别为隔离电动机油和井液的方式不同。

3) 油气分离器

油气分离器的作用是作为井液进入泵的吸人口；把游离气从井液中分离出来，减少气体对泵特性的影响。

分离器主要包括沉降式和旋转式。

对于气体含量很高的井，还需选用高级气体处理装置。气液混合物在进泵前均匀混合使其在泵中几乎像单相流一样，防止气锁，大大提高了泵的处理能力。

4) 电缆

示例：

(1) 额定电压3kV，聚丙烯绝缘，丁腈橡胶内护套，蒙乃尔钢带铠装3×16mm2扁形潜油电缆，表示为：QYPNM3—3×16。

(2) 额定电压6kV，乙丙橡胶绝缘，乙丙橡胶护套，镀锌钢带铠装3×20mm2圆形潜油电缆表示为：QYEEY6—3×20mm2。

电缆主要包括：圆电缆和扁电缆。扁电缆主要用于电动机或套管环形空间间隔较小的井。

5) 控制屏

控制屏主要用于控制井下电动机的运行。它由电动机启动器、过载和欠载保护、手动开关、时间继电器、电流表组成。

控制屏的电压范围在600～4900V之间。

变频控制屏通过变速驱动装置进行工作，变速驱动装置是一个可编程的集成控制系统。

6) 变压器

变压器用于将交流电的电源电压转变为井下电动机所需要的电压，它是根据电磁感应原理工作的。

7) 接线盒

在井口和控制屏之间必须装一个接线盒。

8) 压力传感器

压力传感器用于测量井下压力和温度。它可以确定井的产能，便于自动控制。

9) 单流阀和泄油阀

单流阀一般装在泵上方2～3根油管处。

单流阀的作用是在泵内不工作时保持油管柱充满流体，易于起泵，消耗功率最小；操作安全可靠，地面关闸时油管柱内的气体易压缩，形成高压，操作不安全；防止停泵后液体倒流，使机组反转。

泄油阀应装在单流阀上方一根油管处，它是一个剪切插销装置。

泄油阀的作用是在泵的油管柱上装有单流阀时，必须同时在单流阀上方装一个泄油阀，以防止起泵时油管柱中的井液在卸油管时流到地面上。10) 扶正器

扶正器对泵和电动机起扶正作用，使机组处于井筒中间，以便电动机很好冷却，防止电缆与管内壁摩擦损坏。扶正器应固定不动。

(二) 电动潜油离心泵的安装方式

潜油电泵的主要安装方式分为标准安装方式、底部吸入口安装方式和底部排出口安装方式。潜油电泵的安装方式不同，系统的组成和用途不完全一样。

二、电动潜油离心泵的生产管理与分析

1．潜油电泵井机组投运前的技术要求

（1）机组安装质量应符合SY/T 5167．4—93的要求。

(2 ) 井口装置和集输管线安装正确，符合设计要求。

(3 ) 供电线路及变压器安装正确，牢固可靠。电压值、电压波动不超过±10％，三相电压不平衡值不大于2％。

(4) 控制柜结构与性能应符合设计要求。井口电缆与控制柜之间应安装接线盒，接线牢固可靠，连接导线截面积不小于16mm2。

(5) 控制柜、变压器、接线盒与井口采油树，都要进行可靠接地。接地线截面积不小于16mm2。

(6) 投产前测量电泵整机的对地绝缘电阻值应不小于100MΩ，三相直流电阻不平衡值应小于2％。

(7) 井口需配备油压表、套压表、回压表和套管放气阀。

(8) 根据油井生产能力和电泵机组的排量选择适当的油嘴进行生产。

(9) 按电流记录仪器规格安装电流卡片，记录笔尖应置于卡片零位。2．运行中启、停机组

(1) 经检查，井口流程和机组符合要求后，将井口倒换成生产流程。

(2) 合上控制柜电源开关，检查主回路和控制回路电压应符合设计要求。

(3) 将控制柜选择开关置“手动”挡位置。

(4) 将控制柜中心控制器过载值调至最大。

(5) 按控制柜启动按钮，同时观察启动电流和电压；绿色指示灯亮表明启动成功。

(6) 观察油压和电流变化，并确认机组转向，如发现机组反转，应立即停机，变换相序。

(7) 中心控制器调整：

①调整过载保护值。将选择开关置过载(QL) 挡，调整微调电位器至显示值为电动机额定电流的1．2倍。

②调整欠载保护值。将选择开关置欠载(UL) 挡，调整微调电位至显示值为电动机正常运行电流0．8倍，但不能小于电动机空载电流。

③调整欠载停机延时启动时间。生产运行如采用“自动”挡，则需根据油井动液面恢复情况调整欠载延时再启动时间。

(8) 电泵投产后井口试压值应大于泵的额定扬程计算值。

(9) 机组如过载停机，应查明原因排除故障。再次启动前应测量机组对地绝缘电阻和相间直流电阻。三相直流电阻不平衡值应小于2％，方可进行启动。

(10) 正常运行机组在如下情况下可进行启、停操作：

①新井下泵和检泵投产时的启动。

②停电后重新送电时启动泵(手动挡运行时)

③维修设备、排除故障时的停、启机组。

④流程改造时的停、启机组。

⑤测压时的停、启机组。

⑥因经常性欠载停机而采用人工启动操作时、允许停机30min后再启动一次，如不能正常运转，应报专业人员进行处理。

(11) 正常停机操作应做如下工作：

①停机前要记录停机原因、油压、套压、电流和电压等。

②停机进行维修，必须做好相序标记。

③停机时应先停机，再拉下总电源开关，不准带载荷拉总电源开关

(12) 启动正常运行30min后操作人员方可离开现场。

3．运行管理及维护保养

(1) 每天巡回检查地面设备和井口，检查电压、电流、油压和套压值，出现异常应及时处理。

(2) 按时更换电流卡片。投产初期三天内生产试验阶段和查找处理故障期间应使用24h记录卡片。正常运行后使用七天记录卡片。

(3) 每季度应对控制柜进行检查和维修保养。电流记录卡片应按时更换并存档。遇有停机情况必须在卡片上注明原因。

(4) 应经常检查变压器，保证油面显示在规定范围内。每年应抽油样化验一次。发现不合格或干燥剂失效时应及时更换。

(5) 检查校对电流记录仪，每七天应上一次发条，保证笔尖清洁、动

作灵敏可靠。

(6) 利用停机时间检查机组对地绝缘电阻和相间直流电阻及接线盒接触紧固情况。

(7) 经常检查井口电缆密封情况并及时处理渗漏。

(8) 机组正常运行时，除按规定进行检修和正常操作情况以外，不允许随意停机。

(9) 进行电泵运行电流卡片分析。

(10) 进行电泵运行的故障诊断与处理。

4．安全质量要求

(1) 控制柜距井口距离应大于10m，在户内使用应有防护措施。

(2) 接线盒距离井口和控制柜不小于5m。

(3) 井口至控制柜的接地线，应连接牢靠，导线截面积不得小于16mm2。井场埋地电缆处应做标记。

（4）处理机组故障人员必须持证操作。

（5）需要停机时，不允许带载荷拉闸。

（6）采用刮蜡片清蜡或压力计测压时，其深度应严格控制在测压阀或泄油阀以上10～20m。

（7）在测量电泵机组参数时，必须把控制柜总电源断开，并挂牌。

（8）电泵出现故障停机时，在没有查明原因排除故障前，不允许二次启动。

(9) 更换电力变压器控制柜或电缆时，要做好相序标志。

(10) 阴雨天电泵自动停机后，必须由专业人员排除故障

(11) 每口电泵井要配备应急灭火设备。

5．潜油电泵井机组运行电流卡片电流变化的分析

(1) 正常运行电流卡片见图。

正常运行电流卡片

正常运行时，卡片上画出的是一条等于或近似于电动机额定电流值的圆滑、匀称曲线。

(2 ) 电源电压波动电流卡片见图。

电源电压波动电流卡片

电流曲线上出现“钉子状”突变，就是电压波动的反映。电压波动最常见原因是主电源系统有周期性重载荷，是其他几种小的电压波动的组合。(3) 气侵电流卡片见图。

气侵的电流卡片

正常运行时，卡片上画出的是一条等于或近似于电动机额定电流值的圆滑、匀称曲线。与此正常运行电流曲线图形有任何偏差都是电泵机组或油井有变化的征兆。

6．潜油电泵

潜油电泵井机组运行故障诊断及处理方法见表：