电潜泵井工况分析、故障处理及选泵优化

1、电潜泵井工况分析、故障处理电潜泵井工况分析、故障处理及选泵优化及选泵优化22 2提 纲一、一、QHD32-6QHD32-6油田电潜泵故障原因调查油田电潜泵故障原因调查二、电潜泵井工况分析及故障处理二、电潜泵井工况分析及故障处理三、电潜泵井优化设计三、电潜泵井优化设计33 3检检泵泵周周期，期，天天检检泵泵井井数，数，次次QHD32-6油田历年年度检泵周期QHD32-6检泵周期呈历年增检泵周期呈历年增长趋势，长趋势，2011年检泵周期较年检泵周期较2010年有上升趋势。（其中年有上升趋势。（其中C06井检泵周期仅井检泵周期仅6天，检泵天，检泵启井后因无液关井）启井后因无液关井）一、一、QHD32

2、-6QHD32-6油田电潜泵故障原因调查油田电潜泵故障原因调查44 4QHD32-6油田井组故障井原因分类一、一、QHD32-6QHD32-6油田电潜泵故障原因调查油田电潜泵故障原因调查55 5电机三根引线全部烧断污物堵塞卡泵泵内有粉砂原油乳化66 6 对2002年2011年的357口故障检泵井的原因进行统计发现，主要的五个方面的原因：电机故障、电缆故障、泵轴故障、潜油电泵故障及其他未明原因。各故障原因所占比例情况如右图所示： 从上表和上图可以看出，电机故障和电缆及电缆连接处故障所占比例较大，分别占53.4%和30.7%。QHD32-6油田故障原因分类一、一、QHD32-6QHD32-6油田电

3、潜泵故障原因调查油田电潜泵故障原因调查77 7二、电潜泵井工况分析及故障处理二、电潜泵井工况分析及故障处理正常情况88 8卡卡2 、油井含较多游离气、油井含较多游离气1 1、本曲线说明机组的运转情况还可以，排量基本接近设计要求，但有较多的气体通过泵。2 2、曲线波动是因为较多的游离气造成的。原因原因1、主要原因是井液含气较大2.选泵过大、泵挂深度低，油井供液不足造成吸入口进气也是主要影响因素 解决办法解决办法u 因为基本上不明显影响产量，所以，一般情况下不去动它。u 如有可能，下次作业时，加深泵挂或提高分离器的效果.气体影响-不太严重当气体影响油井正常工作时，由于井液中的气体占据了泵的一部分体

4、积，泵吸入口油气比较大，使得系统的在和发生突变，原油产量降低，产气量增大，工作电流有规律地长期波动，但不会造成欠载停机。99 91 1、AB段因为是启动初期,液面较高，泵的排量和电流都略高于正常值。2 2、BC段为正常工作电流,排量接近设计值。3 3、CD段排量开始低于额定排量，并有波动，游离气开始进泵，电流开始下降。4 4、最后D段上，电流值既低又不稳定，液面接近吸入口。5 5、由于液面继续下降，游离气继续增多，产生气锁， 电流疾速下降。6 6、当电流下降到低于欠载电流时，控制柜跳闸停机。原因原因1、主要原因是吸入口大量进气2.选泵过大、泵挂深度低，油井严重供液不足，油井大量含气也是主要影响

5、因素。 解决办法解决办法u 加深泵挂，减少脱气u 缩小油嘴u 间抽u 换小泵气体影响-严重-气锁卡卡3 、气锁、气锁气锁在工作参数上的反映主要表现在吸入口进气，油气比很大，产液量很低，产气量很大，动液面低并逐渐接近泵吸入口，工作电流逐渐降低，电流波动，最终欠载停机。1010101 1、因供液能力不足，当电流下降到欠载电流设定值时停机。2 2、再启动，同样原因又欠载停机。3 3、AB、BC、CD段的情况和卡1的情况基本相似。4 4、本卡片整个曲线上没有游离气影响。5 5、到了D段以后，因供液不足,排量和电流下降，最后因欠载停机。6 6、停机过段时间再起泵，还是因为供液不足，很快又 因欠载停机。原

6、因原因1、主要原因是油井供液能力差2.泵挂深度低、选泵过大也是主要影响因素。 解决办法解决办法u 加深泵挂，减少脱气u 缩小油嘴u 间抽u 换小泵u 采取酸化/压裂等措施。供液不足供液不足在系统工作参数上的反映主要表现在沉没度逐渐降低，动液面逐渐接近泵吸入口，油井产量是间歇逐渐降低的，工作电流逐渐降低并欠载停机。卡卡4 、供液不足、供液不足-抽空抽空1111111 1、因井筒供液严重不足，起泵之后很快欠栽跳闸停机。2 2、停泵后过段时间再自动启动，因时间太短，液面恢复不够，供液仍然 不足，电机根本无法启动。3 3、又过了一个停泵周期后再启动，井筒里有了一定高度的液面，启动成功。但过了不多久，又

7、因欠载停机。4 4、如此反复循环。 解决办法u 间抽u 进行增产措施u 换小泵严重供液不足卡卡5 、严重供液不足、严重供液不足-抽空自弃失败抽空自弃失败1212121、本卡片的情况和前面的“抽空”情况相似，但泵运转的时间更短。而且再启动反复循环。2、原因可能是泵排量过大或其它原因。 解决办法解决办法u 应立即确定液面的高度度。如果不是液面过低问题，应查看油管压力是否过高。因为排出管线堵塞或阀门关闭，排量过小或无排量,电 下降也可能导致欠栽停机。u 排量过低也可能是油管漏失引起的。检管作业。 注：这种抽油状况对电机非常注：这种抽油状况对电机非常有害。应立即整改有害。应立即整改。卡卡6 、短时间内

8、自动频繁循环启动、短时间内自动频繁循环启动131313 启动之后机组只运转 了几秒钟，即欠栽停机。由于是自动再启动程序，因此,循环过程不断发生。产生的原因一般都是液体的密度太小或流量太小，造成工作电流低于欠载电流而停机。解决办法解决办法如果经测试证明泵吸入口确实有液体，可以用降低欠载电流的办法解决。141414 电机正常启动后，由于工作电流下降至无载电流，而且欠载电流值调整不正确，造成电机长时间在欠载情况下工作，电机或或电缆过热烧毁，电机过载跳闸（先欠载，后过载）。 原因原因 电机功率过大，而且油井供液能力不足。由于一方面电机功率过大，电流较大，发热量较大；而另一方面，供液能力不足，在单位时间

9、里带走的热量有限，电机/电缆的温度越来越高，最后导致电机或电缆烧毁，电机过载停机。 解决办法解决办法u电机功率不要选的过大；u对于可能产生供液能力不足的大功率机组，应将其欠载电流调得略高一些。欠载电流更不能低于空载电流。151515该机组的工作是由地面储罐液面计控制的，与液面计相连的开关可以使机组停机。当储罐里的液面降到设计值时，开关动作，电机启动。 注：多为无人平台使用注：多为无人平台使用. .1616161 1、曲线表明机组过载（电流过高）停机。2 2、 刚启动时电流略低于额定电流。然后逐渐达到正常电流。3 3、BC段间电流基本上还在额定电流附近运转。4 4、但到了C点之后，电流逐渐升高，

10、直到电流过载停机。 原因原因1 1、机组功率偏小；2 2、出砂或异物卡泵；3 3、其它机械故障（夏天雷击/电机过热/机组磨损等） 解决办法解决办法u缩小油嘴，减少排量u反转一下看能否解卡u避免雷击u提高机组质量1717171、刚开始有一段不稳定的运转，然后正常运转。2、一般情况下这是井内有杂务（如结垢、出砂等），泵卡时不卡造成的。3、既然后面已经正常，可以继续运转下去。1818181 1、电流间断波动，最后电流过载停机。2 2、过载停机后，进行了多次人工启动，而且都不成功。 原因原因 可能井内有杂物或其它机械原因。 解决办法解决办法 很明显现在是硬卡。在没有判明原因之前，不要再起泵，否则，机组

11、必烧无疑。191919电流曲线变化没有规律。但最后因电流过载停机。 原因原因1 1、可能井内有杂物；2 2、液体的比重发生变化（新井有时出泥浆、有时出水、有时出油等）。如果出的泥浆过多，并且持续的时间过长，若泵的功率偏小，即发生过载停机。 解决办法解决办法u缩小油嘴；u提泵，清洗井筒或采取措施，防止杂务进泵。2020201 1管柱漏失判断与处理管柱漏失判断与处理 当管柱发生漏失时，会出现油压下降，产量下降，进行憋泵和正挤憋压试验时，油压当管柱发生漏失时，会出现油压下降，产量下降，进行憋泵和正挤憋压试验时，油压起不来。起不来。 对于带有泄油阀管柱的井，往往是泄油销被砸断或冲蚀引起。发生这种情况时

12、，只对于带有泄油阀管柱的井，往往是泄油销被砸断或冲蚀引起。发生这种情况时，只有检泵作业才能恢复生产。有检泵作业才能恢复生产。 对于对于“Y”Y”管柱和带测压阀的井，可能是它们的堵塞器密封失效引起，可以通过更换管柱和带测压阀的井，可能是它们的堵塞器密封失效引起，可以通过更换堵塞器盘根来恢复生产。堵塞器盘根来恢复生产。2 2机组匹配不合理引起的故障判断与处理机组匹配不合理引起的故障判断与处理 如果电泵机组匹配不合理，也可能引起故障，一种是如果电泵机组匹配不合理，也可能引起故障，一种是“大马拉小车大马拉小车”，一种是，一种是“小马小马拉大车拉大车”。“大马拉小车大马拉小车”时，一般不会引起事故，但当

13、电机余量太大时，可能发生欠载。时，一般不会引起事故，但当电机余量太大时，可能发生欠载。“小马拉大车小马拉大车”时，一般会出现运行电流高于额定电流，严重时会出现启动困难和机组烧时，一般会出现运行电流高于额定电流，严重时会出现启动困难和机组烧毁现象。当出现这些情况时，只能等待适当时机进行检泵作业以更换合适的电泵机组。毁现象。当出现这些情况时，只能等待适当时机进行检泵作业以更换合适的电泵机组。212121运行电流偏高甚至过载运行电流偏高甚至过载电流过载电流过载机组运行一段时间后电流逐渐升高，甚至过载停机。机组运行一段时间后电流逐渐升高，甚至过载停机。222222电流突然升高，过载停机。电流突然升高，

14、过载停机。232323电流波动电流波动运行电流出现周期性波动或线条太粗运行电流出现周期性波动或线条太粗运行电流呈方波波动运行电流呈方波波动242424电流欠载电流欠载电流卡片上线条太粗或呈锯齿状；运行电流渐降到欠载设定值停泵；关井一段时电流卡片上线条太粗或呈锯齿状；运行电流渐降到欠载设定值停泵；关井一段时间又能正常生产一段时间；间又能正常生产一段时间；油压、产量、电流逐渐下降油压、产量、电流逐渐下降252525电流突降，比空载电流低，井口无产液电流突降，比空载电流低，井口无产液电流突降，欠载停机，无产液和油压电流突降，欠载停机，无产液和油压262626欠载停机欠载停机大约在大约在1小时内电流、

15、油压逐渐下降至欠载停机，井口可能无液小时内电流、油压逐渐下降至欠载停机，井口可能无液 运行电流比额定电流小，但运行平稳，有时出现欠载停机运行电流比额定电流小，但运行平稳，有时出现欠载停机272727三、电潜泵井优化设计三、电潜泵井优化设计 潜油电泵井优化设计，就是要合理的选井、选泵，应以系统效率作为整个系统优化设计的目标，因为系统效率直接反映着系统能耗的高低，另一方面它也是整个系统是否处于较佳工作状态的重要标志。系统效率的高低与油井的产能、潜油电泵的优化配置、管路阻力损失等工作特性直接相关。潜油电泵选井、选泵优化设计涉及许多因素，生产情况随井况的变化而变化，收集完整正确的完井数据、油井生产史及

16、油藏数据并考虑将来的生产特性，对科学合理地选择潜油电泵机组至关重要。所以进行潜油电泵井优化设计的第一步是要取得可靠、完整的原始资料。282828潜油电泵井优化设计时所需油井原始资料及试井（或生产）数据如下：(1)油井套管规格及下入深度；(2)油管规格及其联接螺纹规格；(3)油层中部深度及射孔井段；(4)原油及天然气相对密度；（5)井底温度；(6)原油粘度；(7)饱和压力及原始气油比；(8)含砂量、结蜡及腐蚀情况，一般要求含砂量不能超过万分之五；(9)油管压力及套管压力；(10)油井产液量及含水率；(11)采液指数及采油指数；(12)地层压力及井底流压；(13)生产气油比及总产气量。 此外，还需

17、要的其它资料有： (1)井身结构、套管损坏情况及部位； (2)井场网路电源电压； (3)注采系统是否完善。潜油电泵井优化设计所需资料潜油电泵井优化设计所需资料292929潜油电泵井的选井原则潜油电泵井的选井原则选井条件：选井条件：1 1、套管最小内径应大于机组最大投影尺寸、套管最小内径应大于机组最大投影尺寸6mm6mm。303030选井条件：选井条件：2 2、斜井要求电泵最大斜度不大于、斜井要求电泵最大斜度不大于3 35 530m.30m.（即目前潜油电泵机组可以承受（即目前潜油电泵机组可以承受3 35 530m30m的弯曲变形，而机组不会造成永久性的损坏）。的弯曲变形，而机组不会造成永久性的

18、损坏）。目前很多油区目前很多油区 , , 特别是海上平台或其它地面条件较为复杂的特别是海上平台或其它地面条件较为复杂的油油区区 , , 大多数是斜井大多数是斜井 , , 油井的斜度各不相同油井的斜度各不相同 , , 油井造斜段的曲率大多在油井造斜段的曲率大多在 35 35 /3/3 , , 有的甚至这到有的甚至这到 8 8 /30m /30m 。因此常规机组在这些油井中作业时易造成塑性变。因此常规机组在这些油井中作业时易造成塑性变形或挤伤电缆，破坏机形或挤伤电缆，破坏机组的运转性能，减少了机组的运转周期，专门用于斜井的特种机组，采取了特殊的组的运转性能，减少了机组的运转周期，专门用于斜井的特种

19、机组，采取了特殊的保护措施，取得了好的效果。保护措施，取得了好的效果。313131选井条件：选井条件：3 3、油井含砂量不大于、油井含砂量不大于0.50.5。油油田进入高含水开采之后田进入高含水开采之后 , , 油井含砂成为比较普遍的现象。在一般含砂油井含砂成为比较普遍的现象。在一般含砂的情况下的情况下 , , 含量不超过含量不超过 0.50.5时时 , , 普通机组具有一定的防砂能力。在此普通机组具有一定的防砂能力。在此含砂量情含砂量情 况下不会出现过快的磨蚀损坏况下不会出现过快的磨蚀损坏 , , 但如果含砂量超过但如果含砂量超过 0.50.5时时 , , 就应采取措施就应采取措施 , ,

20、对机组进行改进对机组进行改进 , , 在选用机组时应选用防砂泵和防砂分在选用机组时应选用防砂泵和防砂分离器。防砂泵耐砂量在离器。防砂泵耐砂量在 0.50.5%5% %5% 。如果。如果油油井含砂量超过了井含砂量超过了 5%, 5%, 建议给机建议给机组增加滤砂管组增加滤砂管 , ,并定期冲砂并定期冲砂 , ,或采用其他的防砂措施或采用其他的防砂措施 , ,如如 : : 油井先期防油井先期防砂等。砂等。4 4、油井的原油粘度：不大于、油井的原油粘度：不大于2000Mpa.s.2000Mpa.s.5 5、泵吸入口气液比不大于、泵吸入口气液比不大于2525。6 6、油井总矿化度不大于、油井总矿化度不

21、大于8000mg/L.8000mg/L.7 7、井下泵挂位置温度不大于、井下泵挂位置温度不大于120.120.323232潜油电泵的优化配套潜油电泵的优化配套 1 1、确定泵吸入口压力、确定泵吸入口压力（1 1）高含水井）高含水井 一般产气量少、高含水的油井，可不考虑气体影响，根据确定产能一般产气量少、高含水的油井，可不考虑气体影响，根据确定产能选择泵型，确定泵吸入口压力。在没有特殊说明的情况下，通常沉没度在选择泵型，确定泵吸入口压力。在没有特殊说明的情况下，通常沉没度在300500300500米之间。保证泵一定的沉没度，以确保泵吸入口处压力高于井米之间。保证泵一定的沉没度，以确保泵吸入口处压

22、力高于井液泡点压力，防止气体溢出。液泡点压力，防止气体溢出。一般情况下（如高含水井），保证泵吸入口所需压力为一般情况下（如高含水井），保证泵吸入口所需压力为1MPa1MPa就可满足就可满足要求。要求。333333（2 2）高含气油井）高含气油井 潜油电泵在油气比比较高的油井中工作时，当泵送液体的油气比潜油电泵在油气比比较高的油井中工作时，当泵送液体的油气比超过超过“标准值标准值”（一般为（一般为10%15%10%15%）时，井液中的游离气体将严重影）时，井液中的游离气体将严重影响潜油电泵的工作特性，为最大限度地消除游离气体对泵工作特性的响潜油电泵的工作特性，为最大限度地消除游离气体对泵工作特性

23、的影响，潜油电泵井设计时多采取以下两项措施：一是加深泵挂，二是影响，潜油电泵井设计时多采取以下两项措施：一是加深泵挂，二是采取必要的防气措施（选择分离器、双分离器），减少进泵气体量，采取必要的防气措施（选择分离器、双分离器），减少进泵气体量，使泵在合理的工作状况下运转。使泵在合理的工作状况下运转。343434 高含气油井在选泵时，首高含气油井在选泵时，首先根据不同泵吸入口压力下的先根据不同泵吸入口压力下的泵吸人口气液比值，并可以计泵吸人口气液比值，并可以计算出不同泵吸人口压力与泵吸算出不同泵吸人口压力与泵吸人口气液比关系曲线，这样根人口气液比关系曲线，这样根据油气分离器分离气体的能力，据油气分

24、离器分离气体的能力，确定泵吸入口压力。确定泵吸入口压力。353535 2 2、确定总动压头、确定总动压头H H 油井总动压头计算：油井总动压头计算： H HH HP P+P+Pd d+F+Ft tP P 式中：式中： H H油井总动压头计算，油井总动压头计算，m m； HP HP泵挂深度，泵挂深度，m m； Pd Pd克服井口回压折算压头，克服井口回压折算压头，m m； P P泵吸入口压力折算压头，泵吸入口压力折算压头，m m； Ft Ft油管损失，可从图油管损失，可从图1 1油油管压力损失曲线中查得。管压力损失曲线中查得。3636363 3、确定泵型及级数、确定泵型及级数 从离心泵特性可知，

25、离心泵处于从离心泵特性可知，离心泵处于额定流量下工作时，泵内的水力损失、额定流量下工作时，泵内的水力损失、容积损失、机械损失最小，止推轴承容积损失、机械损失最小，止推轴承受力状况良好，泵效最高，因此，潜受力状况良好，泵效最高，因此，潜油电泵井设计时应以额定流量工况点油电泵井设计时应以额定流量工况点为最佳工况点，但是通常情况下由于为最佳工况点，但是通常情况下由于各种因素的影响，很难做到这一点，各种因素的影响，很难做到这一点，因此，只要潜油电泵能处于高效区工因此，只要潜油电泵能处于高效区工作也就被认为是合理的。当泵型一定，作也就被认为是合理的。当泵型一定，确定泵叶轮级数时，首先从泵特性曲确定泵叶轮

26、级数时，首先从泵特性曲线上查出产液量线上查出产液量Q Q下的泵单级扬程下的泵单级扬程HsHs，则所需叶导轮总级数则所需叶导轮总级数M M为：为：M= H/HsM= H/Hs 3737374 4、电机选择、电机选择 离心泵型号、级数确定之后，根据泵送液体的性质、井身结构离心泵型号、级数确定之后，根据泵送液体的性质、井身结构及泵送液体所需功率等情况，选择电机型号。具体做法如下：及泵送液体所需功率等情况，选择电机型号。具体做法如下： (1)(1)当油井产液量当油井产液量Q=QeQ=Qe时时，利用下式计算电机功率，利用下式计算电机功率 N= QHg /86400 B+ N= QHg /86400 B+

27、N 式中：式中： N N潜油电机功率，潜油电机功率，kW;kW; Q Q产液量，产液量，m3/dm3/d 井液平均密度，井液平均密度，T/m3T/m3； B B泵的效率泵的效率 N 分离器和保护器的功率消耗分离器和保护器的功率消耗 kWkW。383838(2)(2)当产液量当产液量QQeQQe时，时，应用下式计算电机功率应用下式计算电机功率 N NNS M NS M 式中：式中： NsNs流量流量Q Q下单级叶导轮功率，下单级叶导轮功率，kW;kW; M M叶导轮级数；叶导轮级数； 井液相对密度。井液相对密度。 其中其中NsNs可以从泵特性曲线（可以从泵特性曲线（NB-QNB-Q）查出。根据所

28、需要的功率和套）查出。根据所需要的功率和套管尺寸选择电机型号，并确定出电机的额定电压和电流。应当注意的是管尺寸选择电机型号，并确定出电机的额定电压和电流。应当注意的是选择电机时必须保证电机在外形尺寸上能与电缆一起下入井底。选择电机时必须保证电机在外形尺寸上能与电缆一起下入井底。 3939395、保护器的选择、保护器的选择（1）根据不同系列的潜油电机选择不同系列的保护器）根据不同系列的潜油电机选择不同系列的保护器（2）根据电机功率、节数可考虑选择单节或双节保护器）根据电机功率、节数可考虑选择单节或双节保护器（3）在直井中可选用沉降式或胶囊式保护器，对于斜井最）在直井中可选用沉降式或胶囊式保护器，对于斜井最好选用胶囊式保护器好选用胶囊式