无杆泵采油技术装备.ppt

应用效果
➢ 通过结合ESP、多分支井和远程监控技术的优 势，控制了含水量
➢ 多分支井利用两个井眼对同一储层进行开采， 而仅需一个井槽，节省了成本，使CNOOC 的 投资回报率实现了最大化。
➢ CNOOC利用智能井技术对每个分支井的流量 进行远程监控，更好地进行油藏管理，实现了 产量和储量采收率的提高。
➢ 由于抽油杆柱的存在，应用受限：
泵效低，排量小 泵挂深度受限，不适于深井或超深井 冲程、冲次受限 产生偏磨、腐蚀 不适用定向井
无杆泵采油
➢ 电动潜油离心泵 ➢ 水力活塞泵 ➢ 喷射泵 ➢ 液力驱动螺杆泵 ➢ 电动潜油单螺杆泵 ➢ 电动潜油双螺杆泵 ➢ 直线电机驱动往复泵 ➢ 电动潜油混抽泵
Intake Pressure Discharge Pressure Intake Temperature Motor Temperature Vibration Flow / Discharge temperature Current Leakage (Earth Fault Monitoring)
➢ 将用于储层管理的智能井技术与ESP远 程监控技术相结合，使泵送作业得到优 化，从而显著地提高流量或最终的储量 采收率
应用实例一
➢ 1999年，为了控制产水量，BP公司将井下流 体控制技术和ESP共同应用在了其位于英格兰 多塞特Wytch Farm油田M-15油井中，这是 这两项技术第一次联合应用在单个完井作业中
Gas Lift Monitoring
Annulus Pressure Tubing Pressure Downhole Temperature Vibration Current Leakage (cable to surface integrity)
Sensor Specifications
无杆泵采油技术装备
学术交流
采油方法（按设备分）
➢ 自喷采油 ➢ 人工举升（机械采油）
气举 泵法
有杆泵 无杆泵
国内外常见的人工举升方式
利用抽油杆传递能量
往复运动 旋转运动
人
工 举
利用电缆传递电能
升
离心泵 螺杆泵
利用液体传递能量
射流泵、水力活塞泵等
气举等其他方法
有杆泵采油
➢ 种类
深井泵（游梁式、无游梁式） 地面驱动螺杆泵
2、气锁相关技术
➢ 电潜泵不能承受含气量大的流体举升工况，通常气体体积分数（GVF） 不能超过10%~20%。
➢ 变速驱动技术（VSD）可以根据气锁产生的载荷变化来调整泵速，使泵 克服气体段塞，但是VSD有自身的局限性，如果GVF足够高还是会导致 气锁发生
➢ 斯伦贝谢公司推出的高级气体处理系统（AGH），将产出流体在通过泵 时进行均匀混合，将气体压缩进溶液中，还可以在泵上的油管中产生气 举效应，使泵可以举升GVF约为45%的混合物而不产生气锁，减小了泵 的载荷，提高了整个的举升效率。
组成：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
➢ 接线盒：位于井口和控制屏之间 ➢ 井口装置：控制油井的生产，日常
维护、维修
中间部分
➢ 组成：电缆和油管 ➢ 特殊结构的电缆
圆电缆和扁电缆 安装：利用钢带将电
缆和油管柱、泵、保 护器外壳固定在一起 作用：将电流从地面 部分传送给井下部分
故障诊断及处理
序 号
故障现象
故障原因
处理方法
1 机组不 能运转 控制柜无电压
检查三相电源保险盒
机组对地绝缘电阻过低
检查对地电阻、如过低起出机组
油粘度大、死油或泥浆过多
2
过载停机或烧
熔断丝
电缆、电动机断路或短路
用轻质油或清水洗、浸泡 起出机组检查
熔断丝小或过载系数整定值过 低
检查熔断丝型号、规格、重调整
油管时流到地面上。
2、安装方式
➢ 标准安装方式 ➢ 底部吸入口安装方式 ➢ 底部排出口安装方式
标准安装方式
➢ 主要用于油井采油 ➢ 从下往上依次是电机、保护器、气液分
离器、多级离心泵及其它附属部件
电机一般在射孔段以上，井液从电机旁流过， 冷却电机
电机在射孔段以下，应采用电机罩引导流体 从电机旁流过，电机罩还起气液分离器的作 用。
ESPCP Monitoring
Intake Pressure Discharge Pressure Intake Temperature Motor Temperature Vibration Current Leakage (Earth Fault Monitoring)
PCP Monitoring
➢ 因此，作业者得以对预期的早期水侵进行控制， 从而增加了158900 米3的石油产量。
应用实例二
➢ 2 0 0 2 年，中国海洋石油总公司钻进并完成 了世界第一口多分支井。
➢ 采用了井下流体控制系统和永久型传感器。 ➢ 利用MultiSensor测量仪对每个分支井中的压
力、温度和流量进行了实时测量 ➢ REDA ESP 举升系统对石油生产进行了优化
3、小排量电潜泵
➢ Baker Hughes研制出排量小、耗电低的电潜泵 系统，深度超过1829m、排量56t/d
➢ 是工作范围广、可靠性高的经济有效方法，在斜 井中应用效果尤为明显
➢ 在小排量井中应用时，该系统可取代抽油杆的举 升，提高了研磨环境下泵的性能
4、新型电潜泵配套设备
➢ 电缆保护夹。英国人工举升公司，由合成材料制成的保护夹 适合所有油管尺寸，种类和外形的电缆。新型电缆保护夹还 有侧壁摩擦小、外形小，无电蚀，可重复应用，安装简易， 移动方便等优点。
有斯伦贝谢Reda、贝克休斯Centrilift、ODI、俄罗斯伊 热夫斯克电动机械厂
1、结构组成
➢ 组成：
地面部分 中间部分 井下部分
电动潜油离心泵机组
地面部分
➢ 变压器组：将电网电压变换成潜油 电机工作的电压
➢ 控制屏
作用：控制井下电动机的运行，保护潜 油电动机，防止电动机电缆系统短路和 电动机过载
➢ 井下参数监测技术
传统2参数，电流、流量 现达9参数，压力、流量、温度、振动、电压、电流 斯伦贝谢 Phoenix MultiSensor 监测状态，保护，判断趋势，故障分析，系统优化
➢ 井下油水分离、同井采注技术 ➢ 高效节能技术，大概念：经济性，用最少的投入获得最大
化的效益
ESP Monitoring
泵选过大抽空或井底有杂质 排液量如过高可缩小油嘴
3 泵没排量
泵轴断裂
起出泵更换泵
4
泵排量小
管柱漏失或测压阀不严、卸压 起出泵检查或检查测压阀 阀坏
5 记录不准 记录仪与互感器不匹配
换记录仪或互感器
电潜泵新技术及发展方向
1、流量控制技术
➢ 配备有液压或电力驱动井下流动控制系 统的智能井技术
➢ 双向远程通讯技术的使用，使作业者可 在较远的距离对泵送性能进行监控
➢ 解决方法：
泵吸入口加气锚或旋转式油气 分离器
合理控制套管气 保证机组合理的沉没度 井液中加破乳剂
4、欠载停机
➢ 现象：曲线逐渐下降，陡降至0 ➢ 原因：
油井供液不足，因抽空欠载而自动 停机
选泵不合理 延时继电器或欠载继电器部分出现
故障 泵轴断或花键套脱离等
➢ 解决方法
检修延时继电器或欠载继电器 更换与该井相匹配的机组 改变采油方式 对于泵故障应起泵检查并更换机组.
单流阀
➢ 单流阀一般装在泵上方2～3根油管处。 ➢ 作用：
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；
防止停泵后液体倒流，使机组反转，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）
泄油阀
➢ 是一个剪切插销装置 ➢ 装在单流阀上方一根油管处 ➢ 作用：防止起泵时油管柱中的井液在卸
供电线路上大功率柱塞泵突然 启动而引起的电压瞬时下降
附近抽油机多口井同时启动 雷击现象等.
➢ 解决方法
在大面积停电来电后,等其他设 备启动后再启动电泵
电泵井安装避雷器
3、气侵
➢ 现象：呈锯齿状小范围密集 波动
➢ 原因：
井液中含有一定程度的气体 泵内的液体被气体乳化
➢ 危害：效率低，产液能力下 降，容易烧坏电机
➢ 从油套管环形空间吸入流体进泵，通过尾 管排出到下部层位
➢ 从上到下依次是保护器、电机、吸入口、 泵、排出口
电动潜油泵井电流卡片分析
1、正常运行
➢ 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、匀称曲线
2、电源电压波动
➢ 现象：电流曲线上出现 “钉子状”突变
➢ 原因：是主电源系统有周 期性重载荷
➢ M-15 井具有两条分支，连接被断层分隔的储 层段
➢ 将流体控制装置安装在了ESP下部，这在业内 还是第一次
应用效果
➢ 首先对北侧分支井开采了大约六个月的时间， 产液量约为1748米3/日，其中477 米3为石油。 后南侧分支井开始了全面生产。综合产液量稳 定在638 米3/ 日，含水率为25%。净产油量 与北侧分支井关闭之前的净产油量相当。
5、特种电潜泵
➢ 悬缆电潜泵：UK-based Artificial Lift Company (ALC) ➢ 防砂电潜泵 ➢ 高温电潜泵（电机288，电缆232） ➢ 高气油比电潜泵（48%） ➢ 防腐电潜泵
6、其他发展方向
➢ 变速驱动技术，VSD
PWM，矢量、模糊控制 有效保护和控制ESP及地面设备
井下部分
➢ 多级离心泵 ➢ 油气分离器 ➢ 保护器 ➢ 潜油电动机 ➢ 其他元件：溢流
阀、泄油阀、单 流阀
多级离心泵
潜油电动机
➢ 电动机安装在井液流过的地方 ➢ 一般为两极三相鼠笼式感应电动机，采
用几级串联达到特定的功率。 ➢ 电动机内充满电动机油
润滑 导热 防止井液浸入
保护器
➢ 作用
将电动机油与井液隔开 平衡电动机内压力和井筒压力 连接电动机的驱动轴与泵轴，连接电动机壳与
泵壳 保证电动机驱动轴密封，防止井液进入电动机
➢ 种类：连通式、沉淀式和胶囊式
油气分离器
➢ 作用
作为井液进入泵的吸入口 把游离气从井液中分离出来，减少气体对泵
特性的影响。
➢ 种类：沉降式和旋转式。
➢ 电潜泵动力电缆。Schlumberger公司研制出RedaMAX型 电潜泵动力电缆，是采用新型合成材料和新方法生产的。合 成橡胶增强了抗张强度，膨胀性和伸缩性。额定使用温度为 82℃～232℃（180～450℉），最高使用温度为260℃ （500℉）
➢ 自动电潜泵旁流管。美国阿伯丁和休斯顿合资的Caledyne 股份有限公司。启泵时，接头关闭环状口，排出压力使接头 保持关闭状态；泵关闭时，接头重新打开，与环空联通。
Type 0 SensorIntake Pressure Intake Temperature Motor temperature Vibration Current Leakage
Intake Pressure Discharge Pressure Intake Temperature Vibration Current Leakage (cable to surface integrity)
Beam Pump Monitoring
Intake Pressure Intake Temperature Vibration Current Leakage (cable to surface integrity)一、电动潜油离心泵采油
➢ 发展动态
美国是电潜泵生产技术水平最高的国家 前苏联是电潜泵产量最大的国家，其56%的石油产量是
由电潜泵生产的
➢ 发展趋势
向大排量、大功率、高可靠性、耐高温、耐高压方向发展 向自动化、智能化和遥控监测方向发展 向提高电潜泵的适用范围和使用寿命、降低成本方向发展
➢ 著名厂家
5、过载停机
➢ 现象：曲线逐渐上升，后陡降至0 ➢ 原因:电流增加到过载保护电流时,
过载保护装置动作而自动停泵.
井液密度、粘度的增加； 洗井不彻底，井内出砂 油管或地面管线结蜡 雷击造成缺相 机械磨损电动机过热等
➢ 解决方法:
洗井 对出砂井要考虑上提机组 定期清蜡或热洗地面管线 查处原因处理缺相 更换机组
底部吸入口系统
➢ 用于油管摩阻损失大或泵径大的油井 ➢ 从一根插到井底的尾管吸入流体进泵，
通过带封隔器的油套管环形空间排出流 体，因此提高了排量和效率。 ➢ 从上到下依次是保护器、电机、排出口、 泵、吸入口
底部排出口系统
➢ 用于将上部层位的地层水转注到下部层位， 适用于油田注水开发或气井排水采气