第三篇 第六章 电潜泵井生产管理

第六章电潜泵井生产管理

目前，电潜泵采油在海洋油田开发中成为主要采油技术，掌握油井的地质动态资料，分析电潜泵的工作状况，及时发现其故障并提出处理措施，管理好电潜泵井的生产成为获得高采收率、高经济效益的前提，也是平台管理的主要任务之一。

本章主要介绍电潜泵井的工况分析方法、生产系统调整方法和故障分析处理理论。

第一节电潜泵工况分析

一、电潜泵工况分析方法

电潜泵工况分析就是对电潜泵的工作状况进行分析，它是电潜泵井管理非常重要的一项工作。通过工况分析，可以清楚地了解到泵是否在合理的工作区内工作、泵是否与油层供液能力相匹配、电机配备是否合理、油井含水、原油粘度和含气对泵效的影响程度，等等。

进行电潜泵工况分析必须录取油井的油气水产量、油气水性质参数、油压、套压、泵吸人排出口压力及温度、电机的工作电流、电压和功率因素等一系列数据参数，它是一项非常系统、复杂、繁琐、细致的工作。各油田管理者都投入了大量的人力物力进行分析方法和手段的研究及管理应用。

1．定性分析

任何一台机组都有自己的特性曲线，它由H～Q、P～Q和p～Q三条曲线组成，分

别反映泵扬程、轴功率和泵效率与排量的变化关系，图6-l（a）是某种机组的特性曲线。该种方法通过特殊处理将H～Q曲线转变成图6—l (b)的图形，叫做泵况图。它实

际上就是泵H~Q曲线图，只不过被分成了八个区域。具体做法是：

图6-1

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①将图6一1(a)上的H～Q曲线移植在图6一1(b)上；

②在图6—l (a)上找出最高泵效点，并读取泵效；

③将最高泵效分别乘以0.8和1.2倍，即泵合理工作区域的上下界限，并读取它们

对应的排量Q b和Q k；

④通过Q b和Q k在H～Q曲线上找到对应的扬程，即H b和H k；

⑤计算Q b·Hb和Q k·H k的乘积值Y1和Y2；

⑥分别以Q·H=Y1；和Q·H=Y2。在图6—1 (b)上作出两条抛物线（knh）和（lgde）分别与H～Q曲线交于k、h和l、e；

⑦从k、h分别作H轴的平行线交lgde于g和d，交Q轴于a和b；

⑧过k、g分别作Q轴的平行线交lgde于j，交H轴于f；

⑨至此，H～Q曲线分成了8个区域，即八个工况范围，如图6—l (b)所示的1、2、3、

4、5、6、7、8八个区，分别代表：l一经济高效区；2一合理工作区；3一选泵参数偏小，应缩小油嘴；4一泵无问题，供液能力尚可，主要是气体影响，应加深泵挂深度或放套管气；5一如果资料正确则泵无问题，泵处于憋压状态，应放油嘴或采取其它油管。油嘴解堵措施；6一泵无问题，沉没度偏低，应加深泵挂深度、换小泵或加强注水等措施；7一可能是管柱和（或）泵漏失严重，也可能是叶轮或泵吸口堵塞；8一资料有误。

如果将泵的耗能与匹配的电机相对比分析，可以分成电机匹配合理、大马拉小车和小马拉大车三种情况。结合泵的八个工作区域，整个井下机组的工况可以组合成24种情况，工况图如图6—2所示。工况图的

X坐标是排量，Y坐标是电流（对于同

一机组就相当于功率），Z坐标是扬

程。

在根据泵特性曲线将泵况图和

工况图作成以后，就可以根据油井的

生产数据，将油气水产量通过油气水

性质计算公式折合成泵吸人排出口

条件下的产量，并经混合液粘度修正

得到泵内的相当产量，以及通过泵吸

人口压力差和混合液密度折算出泵

的实际扬程．并计算出生产流体获得

的水马力和轴功率，最后将计算得到

图6-2

的排量、扬程数据在泵况图上标记出来，就获得了井下泵的泵况点，了解泵工作是否合理。在三维工况图上标记排量、扬程和轴功率，就可以得到机组的工况点，可以知道泵工作是否合理，电机配备是否合适，是否是“大马拉小车”或“小马拉大车”，从而为下步选泵和机组匹配提供依据。

2．定量分析

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电潜泵是一种水力机械装置，流体在泵内流动都存在不同程度的各种能量损失，主要是水力损失、机械损失和容积损失。

水力损失包括摩擦损失和冲击损失，如图6-3所示。摩擦损失是流体流过泵流道的沿程阻力损失和局部损失，主要与流道的粗糙度、流道结构和流体粘度有关。对于一定的泵和流体，这一损失与流动速度的平方成正比，速度又与排量Q成正比，因此，h摩擦∝Q。

冲击损失是指流体进入叶导轮时与叶片

产生的冲击而引起的能量损失，主要是由于

流体的水力角与与叶片的结构角度不一致

造成的。流体进人叶片流道时的方向与排量

有关，在某一最佳排量Qa下，流体的水力角

与结构角相一致，冲击损失很小，可以忽略

不计，当泵的流量Q相对Qa增加或减小时，

流体的运动方向与叶片的结构角不一致而

发生冲击，一部分流体在叶片之间形成涡流

或死水而引起能量损失。Q偏离Qa越大，冲

图6-3

击损失h冲击越大，h冲击∝(Qa－Q)2。

容积损失主要是泵旋转件与静止件的

液体泄漏。众所周知，叶轮的出口压力大于进口压力，且叶导轮间存在间隙，在其间不可避免地形成环流，使得泵的有效排量降低，其与泵内间隙和叶出人口压力成正比。机械损失主要是指叶轮表面与流体和轴与轴承间的摩擦损失。

3．分析步骤及举例

定量分析就是把诸如生产流体粘度、气油比和机械摩擦等各个因素对泵特性参数影响的定量化。这些参数的产量计算其基本方法是应用了油气流体性质计算方法、水力学计算方法，以及一些经验公式等。

电潜泵工况分析的计算量较多，涉及的面广，人工计算相当繁杂，且目前已经实现了计算机软件化，只需输人必要的数据就可快速获得结果。

工况分析步骤如下：

①收集机组参数，如电机功率、额定电流、额定电压、空载电流、功率因数、电机效率、泵特性曲线等；

②利用机组特性曲线建立与图6-2类似的泵况图；

③结合电机参数建立三维工况图；

④收集电泵井的生产资料，如日产液量、含水率、生产气油比、油压、泵出口压力（测试或多相管流计算可以获得）、泵出口温度、泵入口压力、泵人口温度、泵挂深度（斜深和垂深）、电机运行电流、电压、功率因数等；

⑤收集油井物性参数，如油气水相对密度、脱气油粘度、原油泡点压力等；

⑥利用泵出入口压力计算泵扬程；

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