油田高温电潜泵优化设计分析

关键词：电潜泵；优化；改进

电潜泵是一共由多级离心泵组成组合电泵，它主要通过生产油管下入井后，在地面上的电源通过潜油电泵以及用电缆下入传导至井内，再通过带动井下潜油电机，电机催动多级离心泵，通过叶轮旋转产生离心力，将油水带进泵筒，完成采收。电潜泵相对其他采收设备，有以下几大特点：一是排量大，可提高单井产液量，保持油井高产；二是产生大量的生产压差，改善油层出油情况；三是电泵转抽后，降低油层压力，降低注水压力，增加吸水量，减缓套管损坏程度，为延长电潜泵使用周期，减少检泵频次，增加经济效益，被广泛应用于液面较高、供液量大、产量较高的油井生产中。电潜泵工作原理是由多级叶轮串联起来的离心泵，当潜油电机通过势能带动泵轴的叶轮高速旋转时，位于叶轮内的传输介质在离心力的催化下，从叶轮中心沿至叶片两侧，然后达到叶轮的四周，同时液体受叶片的传导作用下，叶轮速度带来的承压势能可增加另外几个叶轮进行下一步的作用，速度势能逐渐转化成压力势能，最后进入下一级叶轮入口，通过逐级逐次往复运动，在叶轮的传导作用下，介质的压能逐级逐次的增高从而获得足以克服出口的势能，最终打开通道阻力，将石油带至泵筒，满足采收要求。近年来随着大庆油田开发进入中后期，综合含水逐步上升，加之喇嘛甸油田地区的“三高”特性，有的油藏温度最高可达80℃，生产工况随之变差，众所周知高排量、高扬程伴随着出现高流速可加大地层出砂，给生产层造成严重的破坏，同时大量地层砂在高流速的冲击作用下，对电潜泵、生产管柱和套管都造成严重的冲击腐蚀，造成检泵，使检泵周期变短。对于油田生产管理、以降本增效为目的，通过电潜泵合理优化管和组配件的改进（排量、扬程、电机功率等），延长检泵周期，实现生产提质提效，将起着相当重要的作用。但由于喇嘛甸油田现有的特殊性：高流速和大量地层出砂。可对电潜泵电机造成严重的腐蚀，某些工况不好的生产井，设备仅在2年期间就要进行维护，严重的进行检泵换泵，不仅生产部门要承担高额的维护费用，停井时间过长引起地层不稳，破坏生产层。因此通过研究通过以下几方面对于电潜泵的优化：一是优化设计，对于较深的井减少电潜泵的下井；二是减少起停机时间造成的产量；三是改进电缆及保护器给电机加以保护。

1电潜泵设计及管理优化措施

（1）依据不同井况对不同深度的电潜泵机型进行选择，对不同生产井，选用不同型号、不同类型的电潜泵是关系电潜泵机组运行寿命的关键节点。针对大庆油田每个区块的井况都不相同的特点，要求不同电潜泵的动态举升适应范围应较为广泛，为找到适应不同油井在不同时期和不同工况(产液量高低，含水量高低，井液伴随腐蚀性液体，地层表面出砂状况，历次措施性作业等）下的生产，电潜泵设计人员给出并设计出相应的不同工况，不同类型的最佳的电潜泵型号。（2）把控电潜泵的安装关，电潜泵的组装及下井的稳定性是保证电潜泵运行寿命的另一个关键节点。这就要求电潜泵的厂家必须拥有一支稳定、专业且技术过硬现场安装队伍；在安装前，严格执行取泵、换泵要求，在安装时，严格执行下泵及配套工具程序，一旦出现特殊的情况可依据现场技术人员指令进行下一步操作等。（3）实现电潜泵的关停启机时间最大优化电潜泵的启机与关停是起到延长电潜泵运行寿命重要作用。它要求相关人员通过密切，顺利的配合下，共同完成电潜泵启动与停止。为达到这一目标，不仅要求对相关人员进行系统培训，还优化完善了电潜泵的启动与停机程序，从程序的优化可实现电潜泵的软起动，避免常规硬启动带来的引发保护器失效最终使电潜泵烧坏的问题。（4）及时反馈电潜泵及油井运转状态，优化油井生产指挥系统，做到每个系统反馈出的动态平衡。当某个系统出现问题时，通过及时调整，就会避免整个系统的不安全运行。为了保证整个电潜泵机组的正常运转，存在诸多问题分析，例如电潜泵整个机组每天的运行状态监测及分析，保护器的有效性，电缆的传导性。都可以通过生产指挥系统反馈至管理部门，及时调整，延长电潜泵使用寿命。（5）电潜泵的故障排查及维护，一旦某口井不能正常生产或电潜泵不能正常工作，就要通过生产指挥系统反馈的情况分析故障因素，结合完井基础数据和油藏从地面驱动设备一直到井底机组设备进行系统地排查，并通过技术人员给出分析成因，采取相应处理措施，直至电潜泵恢复生产，满足使用周期。（6）对电潜泵厂家采取竞争机制，为延长电潜泵使用周期、提高电潜泵厂家的服务水平和督促产品质量，要针对不同年限以招投标形式与电潜泵厂家签订供货合同。加入竞争机制考核，以达到电潜泵厂家提供更优质的设备和更好的服务，同时对于质量存在问题，使用周期较短进行挂牌并返厂改进，改进后再重新进入启用，如依旧无法满足使用，则将所有在用设备退回处理。

2电潜泵组件的升级、改造

对出现问题生产井进行检泵，针对检泵的检查结果逐一排查，如因电潜泵机组问题，则拆解泵体，通过对电机检测和对保护器失效的溯源，最终根据验泵所得结论，结合油藏特点以及每口井的井深结构特点，对电潜泵从电机到选材用料各方面都做优化升级。（1）电潜泵外体材料的升级电潜泵外体电镀的表皮材料本身对电潜泵是具有保护作用的。如外壳材质受到井液腐蚀则会造成击穿，井底液将直接进入电潜泵，会立即引起电潜泵短路。通过对2019年100井次的电潜泵拆解分析，发现30%的电潜泵烧泵，因电潜泵在井下复杂的工况下造成，在高流速、高含水的井液冲击腐蚀作用下造成击穿。为此我们对电潜泵外壳材料进行了优化升级，外体表面镀了一层高强度API耐腐蚀涂层，效果显著。（2）电机保护器的改造通过对失效的电机保护器和电机体进行拆分，15%电机烧坏的主要原因是电机保护器内的胶皮受井液及井内砂严重腐蚀，最终破裂和剥落，井液从剥落处进而进入电机，最终导致电机的绝缘处失效，电机绝缘能力下降最后保护器损坏。为此提出了在胶皮前端部安装一块方型金属阻隔板，既防止孔隙被堵又防止胶皮过度膨胀而剥落，可以对延长电潜泵寿命起到有力帮助。

3改善后效果分析

对改进后20井次的潜油电泵对比分析，无论从管理优化，产品的升级、优化都得到了良好的改观。特别是改变了外壳材料后，腐蚀效果大大降低，节约了作业工序费用和劳务费用，延长了电潜泵的使用周期，解决了现场实际问题，检泵率降低20%。

4结论

通过对电潜泵管理的提升以及对电潜泵机组的改进，在满足油藏不断增加产量所需求的同时，延长电潜泵使用寿命，年检泵率逐年下降，改造后的效果十分显著。

参考文献

[1]邓晓辉,段铮,刘芸.高温大排量电泵管理优化及设计改进[J].石油天然气学报,2010-12-15.

[2]杜河泉,徐应波,陈瑜.西江油田高温大排量电泵设计改进及优化管理技术[J].长江大学学报.

作者：于宝昌 单位：大庆油田第六采油厂作业大队