电泵采油

电潜泵采油（ESP）
一、电潜泵采油装置及其工作原理 1、潜油电机
(2) 转子系统：转子铁芯、转子绕组、转轴、扶正轴承、短路环 作用：产生感应电流而受力转动，并输出机械扭矩。
1—短路环；2—油道；3—硅钢片；4—扶正轴承；5—轴
电潜泵采油（ESP）
一、电潜泵采油装置及其工作原理 1、潜油电机
(3) 止推轴承 作用：潜油电机是立式悬挂结构，轴向载荷由止推轴承承担。止 推轴承除承担轴向载荷，还承担因偏转运动而产生的径向载荷。
电潜泵采油（ESP）
一、电潜泵采油装置及其工作原理 8、电潜泵管柱 （五）电潜泵PHD/PSI测试管柱
（1）有自溢能力井PHD/PSI测压管柱
有 自 溢 能 力 电 潜 泵 井
该管柱可精确测得泵挂附近(电机尾部)的环
空压力和温度,随时了解电机的环境温度。适 用于有自溢能力的单采或多层合采的油井。 （2）无自溢能力井PHD/PSI测压管柱 没有安全阀和过电缆封隔器。该管柱可精确测 得泵挂附近（ 实际是电机尾部）的环空压力 和温度,随时了解电机的环境温度。适用于无 自溢能力的单采或多层合采的油井。
E、泵出口上部装有单流阀和泄油阀
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 （2）泵的工作特性
表述电潜泵性能的主要参数有：额定排量、额定扬程
（压头）、额定轴功率、额定效率、额定转速等参数。 电潜泵的额定排量和效率取决于泵型，额定扬程决定 于泵型和级数，额定轴功率由额定排量和扬程确定， 额定转速取决于电机结构。
（1）有自溢能力井“Y”型分采分测管柱 通过对滑套开关或在工作筒内投捞堵塞器,进行 封上采下、封下采上或封上下、采中间的分采 或合采,也可以进行分层生产测试和实施堵水等 采油工艺措施,它能够保证油井在特殊情况下不 向外溢油,适用于有自溢能力的单采或多层分采 的油井。 （2）无自溢能力井“Y”型分采分测管柱 去掉安全阀和过电缆封隔器。它的特点与有自 溢能力井“Y”型分采分测管柱的区别在于只适 用于无自溢能力的单采或多层分采的油井
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 （2）泵的工作特性 泵的特性曲线：以纯水作为流体介质，通过实验绘
制的排量与扬程、功率和泵效的变化关系曲线
潜 油 离 心 泵 特 性 曲 线 图
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 （2）泵的工作特性 水、油、气乳化液的有效运动粘度计算：
PHD/PSI 测 试 管 柱
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 9、液面测试——回声法测液面
1）从测试曲线上确定完整的一次反射的起点和终点
2）计算起点与终点之间的距离L
3）测量基准段长度l。若井内有音标，则以起点至音标的距离为基准，量出其 长度l若井内无音标，则在曲线上选择接箍反射最清晰的一段曲线作为基准，
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 （1）泵的结构
上接头
壳 体
叶 导
轮 轮
转
轴
轴 套 下接头 泵吸入口
潜油多级离心泵结构示意图
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 （1）泵的结构
叶轮是电潜泵的核心部分， 它是将机械能转变成生产流 体压能的关键部件，液体通 过叶轮时，液体的压能和动 能都得到增加。
电潜泵抽油工作流程：分 离器多级离心泵单流 阀泄油阀井口出油 干线。
潜油电缆
分离器 保护器 潜油电机 电力传 输部分
电潜泵采油ESP）
潜油电泵优点：
1）排量扬程范围大； 2）能把油井中上部水层的水注到下部的注水层中； 3）操作简单，管理方便； 4）能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油； 5）容易处理腐蚀和结蜡；
自然分离，后者强制分离。
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 5、潜油电缆 作用：地面向井下机组传输电力。 结构特点： 要求便于起下，且不易损坏； 要求耐油、气、水，耐高温、高压，具有良好的绝缘 性能； 电缆终端有与电机插配的特殊密封接头—电缆头； 为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆一般采用圆型 和扁型，扁型和扁型联接在一起的复合结构； 要能适应施工和环境温度，进行起下作业时，电缆保护 套层不破裂。
水是连续相，原油是分散相
Vo / w v w (1 2 ) 3 o w (1 )1 1 b ( 1)b o w
原油是连续相，水是分散相
Vo / w vo (1 2 ) 3 w (1 )1 1 b 1 ( 1)b o
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 6、单流阀 作用：保持足够高的回压，使得泵在启动后能很快在额
定点工作；防止停泵后泵以上流体回落引起机组反转脱
扣；便于生产管柱验封。一般安装在泵出口1~2根油管处， 采用标准油管扣于上下油管连接。
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 7、泄油阀 作用：泄油阀一般安装在单流阀以上1～2根油管处，它 是检泵作业上提管柱时油管内流体的排放口，以减轻修 井机负荷和防止井液污染平台甲板和环境。泄油阀目前 有两种：投棒泄流、投球液力泄流。前者用于稀油和高 含水稠油井比较合适，用于稠油井泄油成功率低；后者 可以重复使用，用于低含水稠油更好，成功率高。
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Qo K Q QW H o K H H W
o K w
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 3、保护器
保护器又叫潜油电机保护器，位于电机与气体分离器之间，上端与分 离器相连，下端与电机相连，起保护电机作用。 基本作用： （1）密封电机轴动力输出端，防止井液进入电机； （2）保护器充油部分允许与井液相通起平衡作用，平衡电机内外腔压 力，容纳电机升温时膨胀的电机油和补充电机冷却时电机油的收缩和 损耗的电机油； （3）通过其内的止推轴承承担泵轴、分离器轴和保护器轴的重量及泵 所承受的任何不平衡轴向力；
5）动力源仅适应于采用电源，对于没有电源的零散井，不 适用此种采油方式
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 1、潜油电机
主要结构组成及其作用 (1) 定子系统：定子铁芯、定子绕组、电机壳体 作用：产生旋转磁场，将电能转变成磁能
定子铁芯由许多彼此绝 缘的圆形硅钢片重叠而 成的，铁芯内圆周上有 用来嵌入绕组导线的玉 米形切槽，外圆周电机 油循环的油槽。
有 自 溢 能 力 井 测 压 阀 测 试 管 柱
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 8、电潜泵管柱 （二）电潜泵测压阀测试管柱
（1）有自溢能力井测压阀测试管柱 该管柱可精确测试泵吸入口和排出口附近的 压力和温度， 同时也为检泵作业提供压井液 循环通道和起管柱时的泄流通道。适用于有 自溢能力的单采或多层合采的油井。
海上采油工程
刘均荣 junrliu@
电潜泵采油（ESP）Electrical Submergible Pumping
电 潜 泵 采 油 装 置 及 其 工 作 原 理
地 面 控 制 部 分 变压器 控制屏 接线盒 泄油阀 单流阀 多级离心泵 井 下 机 组 部 分 电潜泵供电流程：地面 电源变压器控制屏 潜油电缆潜油电机。
有 自 溢 能 力 “ 型 结 构 分 采 管 柱
Y”
电潜泵采油（ESP）
一、电潜泵采油装置及其工作原理 8、电潜泵管柱
有 自 溢 能 力 井 毛 细 管 测 压 管 柱
（四）电潜泵毛细管测试管柱
（1）有自溢能力井毛细管测压管柱 能精确测得泵挂附近的环空压力，如将传压筒延伸到 油层部位，也可测试油层部位的压力，具有重复使用 的特点。适用于有自溢能力的单采或多层合采的油井 （2）无自溢能力井毛细管测压管柱 缺少安全阀和过电缆封隔器。在油井无自溢能力的 情况下具有有自溢能力井毛细管测试管柱的特点。
电潜泵采油（ESP）
一、电潜泵采油装置及其工作原理 8、电潜泵管柱 （一）电潜泵常规管柱
（1）有自溢能力井常规管柱 该管柱能够保证油井在特殊情况下不向外溢流， 适用于有自溢能力的单采或多层合采的油井。 （2）无自溢能力井电潜泵常规管柱 在有自溢能力井电潜泵常规管柱的基础上去掉过 电缆封隔器和安全阀。该种管柱结构简单，施工 方便，适用于无自溢能力的单采或多层合采的油 井。
电潜泵采油（ESP）
一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 A、直径小、排量范围大；外径一般为85.5~102mm， 排量30~8000m3/d B、级数多，长度长，扬程范围宽，级数可达400级， 长度可达20m，扬程一般在150~4500m C、轴向卸载、径向扶正 D、泵吸入口装有特殊装置，如油气、油砂分离器等
（2）无自溢能力井测压阀测试管柱 无自溢能力井测压阀测试管柱少安全阀和过 电缆封隔器。在油井无自溢能力的情况下具 有有自溢能力井测压阀测试管柱的特点。
有 自 溢 能 力 井 测 压 阀 测 试 管 柱
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 8、电潜泵管柱 （三）电潜泵“Y”型分采分测管柱
作用。
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 1、潜油电机 外廓尺寸细长； 转子和定子分节；
保证潜油电机的严格密封；
润滑油循环系统比较特殊。
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 增压原理：当充满在叶轮流道内的液体在离心力作用 下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液 体受叶片的作用，使压力和速度同时增加，并经导轮 的流道被引向次一级叶轮，这样，逐级流过所有的叶 轮和导轮，进一步使液体的压能增加获得一定的扬程
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 1、潜油电机
(4) 润滑油循环系统：轴孔、定转子间隙、通油孔 作用：电机运行时，润滑油从空心轴内流入，从轴承处各通油 孔流出，润滑各轴承；然后进入定转子间隙。由于转子的高速 旋转，润滑油获得离心力以及润滑油重力作用，从而使润滑油
下降到电机底部，补充到空心轴内反复循环，起到润滑和冷却
量出其长度l
4）查油井资料，计算曲线上基准段长度l所表示的实际距离d0 5）计算油井液面深度d
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 10、地面系统组成
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 2、多级离心泵 （1）泵的结构
泵轴将来自电机的扭矩 传递给泵内的每一级叶 轮，并通过花键连接传 递给上一节泵。其特点 是传递功率大，细长， 两端为花键，轴向上有 一通长的键槽。
导轮是泵的固定部分，其与叶轮吸入口配合形成吸入 室将液体引入下一级叶轮的进口处。它一方面将动能 转变成压能和降低速度减小摩阻损失；一方面改变流 向，将流体导入下一级叶轮入口。
6）容易安装井下压力传感器，并通过电缆将压力信号 传递到地面；
7）检泵周期长，油井生产时效相对比较高，有利于原 油生产。
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潜油电泵缺点：
1）潜油电泵下入深度受电机额定功率、油套管直径以及井 底高温等的限制 2）由于多级大排量高功率潜油电泵比较昂贵，初期投资高 3）由于整套装置安装在井下，出现故障时需砌出全部管柱 进行修理，造成作业费用增加和停产时间过长 4）井下高温容易使电缆出现故障，高温、腐蚀和磨损可能 造成电机损坏，高气液比会使举升效率降低
（4）起连接作用，连接电机轴与泵/分离器轴，连接电机壳体与泵/分 离器壳体。
3．3电潜泵采油（ESP）
3、保护器
从原理上分为 连通式保护器、 沉淀式保护器 和胶囊式保护 器等三种
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一、电潜泵采油装置及其工作原理 4、油气分离器 安装在泵的液体吸入口处，混气流体进入多级离心泵之 前，先通过分离器，把自由气体分离出来防止和减少气 体进泵，以保证电潜泵具有良好的工作特性，使多级离 心泵能够正常工作。 常用的分离器有两种：沉降式分离器和旋转（离心）式 分离器。利用气液的密度差制成的，通过增加气泡的轴 向速度、降低径向向心速度来达到分离的目的，前者是