电潜泵的详细介绍

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一、电潜泵系统概述
、测压装置
电潜泵井测压系统有两大类，一类是电子式的，一类 是机械式的。主要用于监测油井的供液和电机工作温度情 况。电子式的有 PHD 和PSI两种，可以进行连续监测；机械 式的也有两种，一种是测压阀，一种是毛细管，前者通过 钢丝作业实施但不能连续监测，后者通过毛细钢管传递压 力，可以连续工作和监测。
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一、电潜泵系统概述
、井下安全阀
井下安全阀是井中流体非正常流动的控制 装置，安全阀下入井中后，通过地面加压， 压力经液控管线传至两个密封盘根之间的传 压孔到活塞上，推动活塞向下移动，并压缩 弹簧，将活瓣打开，如果保持控制管线压力 ，安全阀处于打开位置，释放控制管线压力 ，靠弹簧张力向上推动活塞上移，阀处于关 闭状态。
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一、电潜泵系统概述
大 量 应 用 开永 关久 、式 密封 封隔 插器 管、 不 压 井
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一、电潜泵系统概述
、变压器
作用：将交流电的电源电压转变为井下电机所需要的电压。
原理：电磁感应原理。
类型: 三个单相变压器、三相标准变压器和三相自耦变压器。
、控制柜
潜油泵控制柜是一种专门用于电潜泵启停、运行参数监测 和电机保护的控制设备，分手动和自动两种方式。具有短路保
、离心泵特性的理论分析
在稳定流动状态下，单位时间内流体流入和流出叶轮的动量矩变
化等于作用在流体上的外力矩。
H c2R2 cos 2 c1R1 cos1 g
泵产生的有效压头与流体密度无关
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二、井下多级离心泵工作特性
、影响离心泵实际压头的因素
叶轮的实际叶片数目有限
叶轮流道中形成相对环流，叶轮出口处的绝对速度，
、动力电缆
动力电缆是电机与地面控制系统相联系传送电力纽带
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一、电潜泵系统概述
和 PSI/PHD 信号的通道，是一种耐油、耐 盐水、耐其它化学物质腐蚀的油井专用电
缆，工作于油套管之间。分为小扁电缆（
又叫电机引线，俗称小扁）、大扁电缆（ 俗称大扁）和圆电缆，按温度等级可以分 为 90℃、 120℃、 150℃等 3 个等级，部分 厂家还可生产更高等级的潜油电缆。 电缆头是电机和电缆连接的特殊部件，其质量好坏直接关系 到电机的运行寿命，要求较高的电气和机械性能。从性能和结构 分为两种：缠绕式和插入式。
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一、电潜泵系统概述
、单流阀
其作用主要是：保护足够高的回压，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跟油管处，采用 标准油管扣于上下油管连接。
、泄油阀
泄油阀一般安装在单流阀以上1－2跟油管处，它是检泵
作业上提管柱时油管内流体的排放口，以减轻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ井机符合和防
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一、电潜泵系统概述
个离心泵。潜油泵按叶轮是否固定分为浮动式 、半浮动式和固定式三种。
、保护器
保护器又叫潜油电机保护器，是电潜泵所
特有的。其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。其基本作用有以下四个方面：密封电机
轴动力输出端，防止井液进人电机；保护器充
油部分允许与井液相通起平衡作用，平衡电机
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一、电潜泵系统概述
化，如供液不足时频率降低，泵沉没度较大，吸口压力较高时
，增大频率可以增大排量和扬程，保证不停机改变泵工作参数 而减少启动次数和以最小的能量举升液体，延长寿命和发挥最
好效益
④可以改变井下电机的电感负荷，提高电机的功率因素，可以 平稳保护电机转人欠压和超压状态下工作。
、接线盒
接线盒是电潜泵井下电缆与地面电缆之间的过渡连接装置
随着电潜泵采油工艺的发展，为减少游离气体对电潜泵效率
的影响和避免气蚀气锁发生，人们往往在电潜泵人口处安装一 个气体分离器，电潜泵工作时不断地向油套环形空间排人游离
气体，随着生产的进行，环空中的气体越集越多，压力不断升
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一、电潜泵系统概述
高，迫使油气界面不断下降，当其降到泵吸口附近时，泵发生 抽空现象，分离器失去作用，这就是为什么环空要保持一定沉
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二、井下多级离心泵工作特性
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二、井下多级离心泵工作特性
、影响泵特性的因素
转速、相对密度和粘度对泵特性的影响
2 n2 其影响遵循仿射定律 H 2 H1 n1 3 n2 2 H P 2 H P1 n1 1 n2 q2 q1 n1
主要内容
、电潜泵系统概述 、井下多级离心泵工作特性 、电潜泵系统的设计 、电潜泵井生产管柱
、电潜泵井的管理
、电潜泵井工况分析及故障处理
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一、电潜泵系统概述
与其它机械采油相比，电潜泵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
较长、管理方便、经济效益显著等特点，因而得到了极大
及其它附属部件，主要用于油井采油。 ①底部吸入口安装方式（带封隔器） 从上到下依次是电机、保护器、排出口、泵、吸入口 ，用 于油管摩阻损失大或泵径大的井。
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一、电潜泵系统概述
③底部排出口安装方式 （带封隔器） 从上到下依次是电机、保护器、吸入口、泵、排出口 ，
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
，其作用是排放通过电缆保护套渗到地面的天然气，防止天然
气沿电缆进人控制柜而发生爆炸。火灾等不安全事故；另一个
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一、电潜泵系统概述
作用是方便地面接线工作。它必须安放在通风良好、空气干燥 的环境，必须具有防滴、防渗和气体排放等功能。
、安装方式
①标准安装方式
从下往上依次是电机、保护器、气液分离器、多级离心泵
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一、电潜泵系统概述
⑤多油层内，选择性对不同的油层进行生产、测试或增产措 施；
⑥多层混采；
⑦下入堵塞器关井或油管试压； ⑧循环化学剂防腐等。 滑套开关常用的工具，用钢丝把它下入井中滑套位置， 通过钢丝作业可对井下滑套进行开关作业。有的滑套通过向 下震击使内套筒下移而打开滑套，有的则需要向上震击向上 移动内套筒使滑套打开。
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二、井下多级离心泵工作特性
气体对泵特性的影响
① 气体进泵会占据一定的泵容，必然使液体进泵量减少
气体积占气液总体积的份额； ② 泵内流体密度与单相液体不同，对泵的功率会产生影 响； ③ 泵内流体密度与单相液体不同，对泵的功率会产生影 响； ④ 气体对泵内各种能量损失也要产生影响，使泵的特性 偏离单相液体的特性。
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一、电潜泵系统概述
，滑行时间一般不超过3s；绝缘等级高，绝缘材料耐高温、高
压和油气水的综合作用；电机内腔充满电机油以隔绝井液和便 于散热；有专门的井液与电机油的隔离密封装置一一保护器。
潜油电机结构，它由定子、转子、止推轴承和机油循环冷
却系统等部分组成。
、潜油泵
潜油泵为多级离心泵，包括固定和转动两大部分。固定部 分由导轮、泵壳和轴承外套组成；转动部分包括叶轮、轴、键 、摩擦垫、轴承和卡簧。电潜泵分节，节中分级，每级就是一
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一、电潜泵系统概述
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；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；起连接作用，连接电机轴与泵/分离器轴，连接电机 壳体与泵/为离器壳体。 保护器的种类很多，从原理上可以分为连通式保护器、 沉淀式保护器和胶囊式保护器等三种。
吸入口处的绝对速度，叶轮实际压头低于理论压头。
水力损失
泵的叶轮流道内的沿程阻力
容积损失
高压液体通过叶轮和导轮间的间隙产生的漏失损失
机械损失
叶轮外表面与液体间、轴与轴承间的摩擦损失
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二、井下多级离心泵工作特性
、泵的特性曲线
泵的排量、压头、功率、效率和转速的关系曲 线。 一般的特性曲线是在固定的转速(电机频率 60Hz，转速为3500rpm)下，在相对密度为1、 粘度为1mPa.s的清水中测试的泵的工作特性。
地应用，已经成为海洋石油开采的主力军。 电潜泵采油系统主要由井下和地面两大部分组成。 地面部分：变压器、控制柜、接线盒、井上安全阀、井口 盘、采油树等。 井下部分：动力电缆、多级离心泵、气体分离器、电机、 电机保护器、单流阀、泄油阀、井下安全阀等组成。
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一、电潜泵系统概述
控制管线 防气阀
接线盒 井口 动力电缆 安全阀 电缆封隔器
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一、电潜泵系统概述
、封隔器
封隔器是用于井下套管或裸眼里封隔油、气、水层的专用 工具。通过外力作用，使胶筒长度缩短和直径变大密封油、套 环形空间，分隔封隔器上下的油、气、水层，从而实现油、水 井的分层测试、分层采油、分层注水、分层改造和封堵水层。 分类：根据封隔器封隔件的工作原理不同，将封隔器分为 自封式、压缩式、楔入式和扩张式四种类型。
护、三相过载保护、单相保护、欠载停机保护延时再启动。自
动检测和记录运行电流、电压等参数的功能和环节。
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一、电潜泵系统概述
、变频器
变频器是电潜泵采油系统的一种新型控制设备，具有以 下几大特点： ①输出频率可在30～90Hz范围内连续变化，使得电机的转速 1700～5130r／min内变化，泵排量变化范围是额定排量的0.6 ～1.8倍，扬程范围为0.36～3.24倍； ②可以在8～10Hz频率下启动电机，达到恒转矩软启动的目的 ，启动电流只有额定电流的1～1.5倍，大大减少了电机启动 时的电流和机械冲击，利于延长电机寿命； ③可以通过编程控制实现工作频率随油井供液和负载情况变
发或气井排水采气。
、洗井管汇及流程
对于电潜泵井来说，检泵作业是必然的，必须配备压井和 洗井作业设备和流程，要求管线压力等级必须满足洗井压力等
级的需要，视油井深度和油层压力而定。一般油田的洗井流程
和管汇是固定的，为了节约投资，部分油田采用临时洗井管线 。洗井流程管汇如图所示。
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一、电潜泵系统概述
、套管气定压排放
单级离心泵由装在泵轴上的旋转叶轮和固定在泵壳
上的导轮组成 。 工作原理
叶轮旋转后离心力的作用使叶轮流道中的液体
增压和加速，从叶轮流道出口排出，叶轮旋转机械 能转变为流体的压能和动能。流体进入导轮，将一 部分动能转变成静压 ，流体进入下一级叶轮，重复 这一过程直到最后一级叶轮。
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二、井下多级离心泵工作特性
没度的原因。维持一定液面高度，可以通过人工放气来实现，
但往往使得流程受到冲击，各容器的液位不稳，波动大，甚至 引起流程关断。套管气定压排放阀可以实现电潜泵井环空气体 的定压排放，放气阀安装在采油树套管闸门与生产管汇之间。 如图所示。
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一、电潜泵系统概述
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二、井下多级离心泵工作特性
井下多级离心泵由许多单级离心泵串联组成，
、基本概念
离心泵的特性：排量、压头、功率、效率与转速的关系
p p 100p 液柱压头与压力 ：H L g gf
泵的有效功率：泵内流体获得的功率
m Hg qL p qL H L HP 1000 88 8800 泵的效率：泵的有效功率/泵的轴功率
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二、井下多级离心泵工作特性
、油气分离器
气体分离器，又叫油气分离器，简称分离器，位于潜油 泵的下端，是泵的入口。其作用是将油井生产流体中的自由
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一、电潜泵系统概述
气分离出来，以减少气体对泵的排量、 扬程和效率等特性参数的影响，和避免
气蚀发生。
按不同的工作原理，可将其分为沉 降式（重力式）和旋转式（离心式）两 种。 沉降分离器：GLR<10％，效率<37％ 旋转式分离器：GLR<30％，效率>90％
卸油阀
电缆穿透器 生产油管
单流阀
套管 泵 油气分离器 保护器 潜油电机 油层 4
一、电潜泵系统概述
、电机
电潜泵电机又叫潜油电机，它是电潜泵 机组的原动机，一般位于最下端。它是三相 鼠笼异步电机，其工作原理与普通三相异步 电机一样，把电能转变成机械能。 但是，它与普通电机相比，具有以下特 点：机身细长，一般直径160mm以下，长度5 ～10m，有的更长，长径比达 28.3～125.2 ；转轴为空心，便于循环冷却电机；启动转 矩大，0.3s即可达到额定转速；转动惯量小
止井液污染平台甲板和环境。泄油阀目前有两种：投棒泄流、
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一、电潜泵系统概述
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；后者可以重复使稠油井泄油更好，
成功率高。
、滑套
滑套主要用来提供油管和环空之间的流动通道，有下列
用途：
① 完井后诱喷； ② 循环压井； ③ 气举； ④ 坐挂射流泵；