海上油田电潜泵工况分析

海上油田电潜泵工况分析

摘要以电潜泵的结构组成、工作原理为基础，结合电潜泵特性曲线分析电潜泵的工况，对电潜泵工况进行了分析，通过对一口井的电潜泵工况分析方法，应用到整个油田的电潜泵工况分析，判断油田的电潜泵是否处于合理的工作状况。通过本文的研究可以应用到油田电潜泵的管理及确定电潜泵的合理工况，延长电潜泵的寿命，提高原油的采收率、经济效益等。

关键词电潜泵；结构组成；工作原理；工况分析

1绪论

1.1研究的目的和意义

电潜泵是一种重要的机械采油设备，具有排量大、扬程高的优点。可广泛用于停喷后的高产油井、含水井、深井及海洋油田中，是油田实现高产稳产的重要手段。

由于电潜泵具有排量大，适用于斜井和水平井，地面配套设备比较简单，电驱动容易实现等显著优点，因此利用电潜泵采油成为海上采油的主要手段之一。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，可以清楚地了解到电潜泵是否在合理的工作区内工作、电潜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。因此建立电潜泵工况分析系统，对于海上油田电潜泵的分析及现场生产指导具有重大的意义。

1.2研究的主要内容

本文根据海上油气田的概况及电潜泵采油在平台的应用程度，提出了对该油气田电潜泵的工况分析课题，以电潜泵的结构组成、电潜泵的工作原理为基础，结合电潜泵的特性曲线来介绍电潜泵的工况分析步骤，对电潜泵来进行工况分析，以此分析方法应用到油田的电潜泵工况分析，然后对于油田的电潜泵故障诊断与排除进行研究。以此课题研究更清晰认识和掌握电潜泵工况分析的技术知识，给予油田确定电潜泵合理工况制度以及电潜泵管理带来方便。

2电潜泵的工作原理及安装方式

2.1电潜泵的工作原理

电潜泵是由多级叶轮串接起来的一种电动离心泵，除了其直径小长度长外，工作原理与普通离心泵没有多大差别，其工作原理是：当潜油电机带动轴上的叶导轮高速旋转时，处于叶轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶片的作用，其压力和速度同时增加，在导

轮的进一步作用下速度能又转变成压能，同时流向下一级叶轮入口。如此逐次地通过多级叶导轮的作用，流体的压能逐次增高在获得足以克服泵的出口以后管路阻力的能量时而流至地面，达到石油开采的目的。

2.2电潜泵的安装方式

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

按照标准安装方式，由下往上依次是电动机、保护器、气液分离器、多级离心泵及其他附属部件，主要用于油井采油。电动机应在射孔段以上，使井液从电动机旁流过，冷却电动机，如果电动机在射孔段以下，应采用电动机罩引导流体从电动机旁流过，电动机罩还起气液分离器的作用。

底部吸入口系统用于油管摩阻损失大或泵径大的井。这种系统是从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。该系统的安装方式与标准安装方式不同，泵和电动机的位置刚好是颠倒的，从上往下依次是电动机、保护器、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。这种系统是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。该系统的安装方式与标准安装方式也不同，泵和电动机的位置也是颠倒的，从上往下依次是电动机、保护器、吸入口、泵、排出口。

3电潜泵工况分析

3.1某油井的电潜泵工况分析

本次设计采用海上平台某油井为数据依据，该井是一口太古界潜山油藏的生产井，采用电潜泵（ESP）生产方式开采，型号QYB101-50Q/1000S。

电潜泵的总动压头是在设计排量下工作时所需要产生的总压头，它等于泵排出口压头与泵吸入口压头之差，泵排出口压头等于井口剩余压头即油压、油管摩阻、井口到泵挂深度处的液柱高度产生的压头之和，泵以上油管压力分布根据进泵含气率和油管尺寸按单相或者多相管流方法计算。

H=100（Pd-Ps）/γL （1）

其中：H—泵的总压头（m）；

γL—井液平均相对密度；

Pd—泵的排出压力（MPa）；

Ps—泵的吸入压力（MPa）。

泵入口以下原油相对密度为0.88，从井底到泵入口之间压力分布

满足：

τf=130Pa/m （2）

所以泵入口压力为：Ps=9.433-0.88×0.00981×（1755-1290）

-0.00013×（1755-1290）=5.36MPa，从收集的资料可以知道油藏温度梯度为3℃/100 m，井底温度为84.26 ℃，因此泵的入口温度为70.30℃。

3.2天然气在泵入口条件下的体积系数

在泵入口处：P=5.36MPa，T=70.3℃=343.3K，γg=0.65按下式计算天然气的拟临界压力和拟临界温度：

Ppc=4.8677-0.3565γg-0.07653γg2=4.6 MPa （3）

Tpc=103.8889+183.3333γg-39.72222γg2=206.27

K         （4）

则拟对比压力和拟对比温度为：Ppr=p/ Ppc=1.165，Tpr=T/ Tpc=1.66

气体偏差因子为：

      （5）

所以天然气的体积系数为：

Bg=3.458×10-4 =0.01

3.3原油在饱和压力条件下的溶解气油比

其中：API=141.5/γo-131.5=29.3（6）

A=0.0125×API-0.00091×（1.8T-459.67）=0.2

所以，计算得Rsb=41.16m3/m3

3.4原油在泵入口条件下的溶解气油比及体积系数

在泵入口条件下：P/Pb=0.528>0.3