tpm生产维护-电泵井生产管理与维护手册(doc 66页)

CNOOC Ltd. Tianjin中 海 石 油 （ 中 国 ） 有 限 公 司 渤 中 25-1 作 业 公 司 电泵井生产管理与维护手册 前言 电潜泵采油是 BZ25-1 油田的主要采油方式，要想油井 稳产、长寿、节约开采成本，必须在油井管理方面下功夫， 也就是要熟悉并掌握电潜泵井的维护与管理。随着新平台 的投产，大量新员工的加入，为了使他们尽快地成为一名 合格的采油操作工，必须提高他们的油井的管理水平，对 于完成公司 3000 万吨的宏伟目标就显得非常重要。为此， 在吸纳一些参考资料、书籍及自己的工作经验编写出电 泵井生产管理与维护手册 。该手册共分为十二章，系统介 绍了电潜泵系统组成及其作用、电潜泵工作原理、电潜泵 采油系统相关名词、电潜泵工况分析与计算、电潜泵故障 诊断与处理、电泵井在生产过程中异常情况处理、电泵井 生产动态分析、电泵井操作规程及日常管理制度等内容， 影响电泵井生产因素很多，有人为的，也有客观因素，对 于客观因素，如地层、流体、井况、井下工具及电泵机组、 井口采油树、地面管线、地面设备等，人为因素是误操作 或没有按正确操作规程执行。该手册虽能提高操作工的电 泵井维护与管理水平，但在工作中必须要有一个良好的工 作态度、扎实的基本功、善于分析与总结，方可解决油井 在生产中出现的问题，保证油井正常生产。由于作者水平 有限，书中难免会有错误的地方，欢迎批评指正。在手册 的编写过程中，得到了 BZ25-1 油田相关领导的重视及大力 支持，在此一并表示感谢！ 目 录 第一章 BZ25-1 油田简介 第二章 电泵井维护与管理的重要性 第三章 电潜泵采油系统组成及其作用 3.1 井下系统组成及作用 3.2 地面系统组成及作用 3.3 工频控制流程 3.4 变频控制流程 第四章 电泵井常规管柱 第五章 电潜泵采油工作原理 第六章 电潜泵采油系统相关名词 6.1 油井气液比 6.2 电潜泵井安装套管定压放气阀的作用 6.3 电泵井动液面、静液面、沉没度 6.4 气锁、气蚀 6.5 油压、套压、流压、静压、生产压差、采液指数 6.6 油井结蜡的危害 6.7 油井内砂子的来源 第七章 电泵井工况分析与理论计算 7.1 井底流压、油井产能预测 7.2 油井总动压头计算 7.3 电机输出功率、泵效率计算 7.4 变频调产时的排量、扬程、功率与频率之间的关 系 第八章 电潜泵故障诊断与处理 8.1 电机及保护器故障诊断与处理 8.2 电缆故障诊断与排除 8.3 电泵故障诊断与处理 8.4 井液引起的故障诊断与排除 8.5 套管气引起的故障诊断与排除 8.6 油井供液不足引起的故障诊断与排除 8.7 管柱漏失判断与处理 8.8 机组匹配不合理引起的故障判断与处理 8.9 电潜泵故障原因与排除方法对照表 第九章 电泵井在生产过程中异常情况处理 9.1 油井电流下降 9.2 油井电流上升 9.3 计量产液下降 9.4 计量产液上升 9.5 套压升高 9.6 油井含水率变化大 9.7 油井井底流压变化 第十章 电泵井生产动态分析 第十一章 电泵井操作规程 11.1 电泵井起动前程序 11.2 电泵井投产前准备程序 11.3 电泵井变频启动程序 11.4 电泵井工频启动程序 11.5 电泵井关停后的再启动程序 11.6 电泵井憋压操作规程 第十二章 电泵井的日常管理制度 12.1 电泵井日常巡检制度 12.2 检泵井及卡水井再生产的初期管理制度 12.3 油嘴、采油树阀门的日常管理制度 12.4 电潜泵地面电气设备的预防性维护制度 12.5 电潜泵运行状况及油井生产状况分析制度 12.6 电泵生产应知内容 第一章 BZ25-1 油田简介 BZ25-1/BZ25-1S 油田位于渤海湾东南部海域，地理坐 标为东经 1190011915，北纬 38103820。该油田在 塘沽东南约 150km 处，距岸最近距离为 25km。距秦皇岛 32-6 油田 93km。油田所处海域平均水深约 19.0m。 BZ25-1/BZ25-1 南油田的发现阶段主要为 1997 年-1999 年。BZ25-1 油田基本探明石油地质储量 5,649104m3，含油 面积 25.9km2；BZ25-1 南油田基本探明石油地质储量 15,303104m3，含油面积 58.1km2，基本探明天然气地质储 量 5.7108m3，含气面积 1.9km2。 BZ25-1/BZ25-1S 油田有六座井口平台 （WHPA/B/C/D/E/F）在生产运行，还有二座井口平台正在 建设中（BZ19-4 WHPA、BZ19-4 WHPB） ，一个单点系泊 （SPM）和一艘浮式生产储油装置（FPSO） ，及连接各井口 平台的油、气、水混输海底管线 6 条, 注水管线 5 条，海底 电缆 6 条。 各井口平台油井产出的油气水混合物通过海底混输管 线送至 FPSO 进行处理，在 FPSO 上进行油、气、水三相分 离，分离出的原油经加热、再脱水、冷却后进入工艺舱继 续沉降，达标后进入货油舱储存；分离出的天然气用作发 电机组的主要燃料；分离出的生产水经处理合格后送回各 井口平台回注地层。 BZ25-1 WHPF BZ25-1 WHPA BZ25-1 WHPC BZ25-1 WHPB BZ19-4 WHPB BZ19-4 WHPA BZ25-1 WHPD BZ25-1 WHPE SPM FPSO BZ25-1 与 BZ19-4 平台位置图 第二章 电泵井维护与管理的重要性 截止目前，BZ251/BZ25-1S 油田共有油井 117 口，平 均日产液量 6830 方，平均日产气量 206100 方，日注水量 4000 方，气液比 30.2 方/方 注采比为 1：1.7，其中电泵井 105 口，占油井总数 89.7 %，日产液量 6270 方，日产油量 3665 方，日产气量 85620 方；自喷井 12 口，占油井总数 10.3 %，日产液量 560 方，日产油量 554 方，日产气量 120500 方，其数据见表一。 表一 类 别 井 数 日产液 (m3/d) 日产油 (m3/d) 日产气 (m3/d) 日注水 (m3/d) 气液比(m3/ m3) 注采比(m3/ m3) 自喷 井 12 486 480 78562 电泵 井 105 7604 4140 55215 合 计 117 8090 4620 133777 5500 16.5 1：1.47 BZ251/BZ25-1S 油田自 2003 年投产以来，已连续开 采 5 年，弹性驱动能量在下降，注水未跟上，目前注采比 为 1：1.47，导致先期的自喷井失去自喷能力，油井见水早， 油井含水逐年在上升，油井日产油量也是逐年在下降，目 前新井又比较少，措施也不多，要保持油田稳产，减少躺 井数，就必须在油井管理上下功夫。电泵井占油井总数 90%左 右，如何提高电泵井生产管理水平，对油田产量，对公司 2010 年的 3000 万吨的宏伟目标尤为重要。 第三章 电潜泵采油系统组成及其作用 电潜泵采油系统主要由井下和地面两部分组成，如图 3-1 所 示。 变压器电控柜 井下安全阀 电缆封隔器 电缆穿透器 生产油管 油气分离器 潜油电机 控制管线 放气阀 卸油阀 单流阀 套管 井口 动力电缆 多级离心泵泵 保护器 接线盒 油层 图 3-1 电潜泵采油系统组成示意图 3.1 井下系统组成及作用 电潜泵井下系统主要由电机、保护器、油气分离器、 多级离心泵、动力电缆、电缆封隔器、井下安全阀、单流 阀、测压阀泄油阀、测压装置（PSIPHD） 、扶正器等 组成。 （1）电机 电潜泵电机又叫潜油电机，它给电潜泵机组提供动力， 将电能转变成机械能。其特点： 机身细长，一般直径 160mm 以下，长度 510m ，有的 更长，长径比达 28.3125.2； 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，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 （2）保护器 保护器位于电机与气体分离器之间，有四个方面作用： 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，连接电机轴与分离器轴，连接电机壳 体与分离器壳体。 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。 BZ25-1 油田采用的 是复合式，上部是胶囊式保护器，下部接一个沉淀式保护 器，有 MBL（胶囊式+ 沉淀式） 、MBBL（双胶囊式+沉淀式） 等复合式。保护器作用比较大，失效将使井液进入电机， 使电机烧毁。 （3）油气分离器 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。目前油田采用的是一级或二级旋 转式。 （4）多级离心泵 多级离心泵，简称潜油泵，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。 （5）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(pressure heating detection，即压力、 温度检测器)和 PSI(pressure sensing instrument，即压力传感 器)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，后者利用地面氮气通过毛细钢管传递压力，可以 连续工作和监测。 (6）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 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。 (7)电缆头 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。 目前，各个电潜泵生产厂家都有自己独特的产品，种类较 多。从性能和结构分为两种：缠绕式和插入式 (8）单流阀 单流阀一般安装在泵出口 12 跟油管处，采用标准油 管扣于上下油管连接。它在 Y 管柱结构油井中使用，主要 作用： 保持足够高的回压，使得泵启动时做功较小，启动容易； 防止停泵时油管内的赃物下沉而卡泵； 防止停泵后流体回落引起机组反转脱扣； 便于生产管柱验封。 (9）泄油阀 泄油阀一般安装在单流阀以上 12 跟油管处，它是检 泵作业上提管柱时把油管内流体排放到套管内，以减轻修 井机负荷、防止井液污染平台甲板和流入海洋造成环境污 染。 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。泄油阀 在普通管柱结构油井中使用。 (10）扶正器 扶正器主要用于斜井，位于电机尾部，使电机居中， 使得电机外部过流均匀，散热环境好，防止电机局部高温 而损坏。 “Y”型管柱井不采用。 (11）电缆护罩 电缆护罩与电缆一起通过绑带固定在油管外表面，防 止电缆在下井过程中受到机械损伤。分大扁护罩和小扁护 罩两种。小扁护罩结构一般是槽钢结构，尺寸较小。大扁 护罩有笼形结构和筒形结构两种， 3.2 地面系统组成及作用 电潜泵采油系统的地面部分由配电盘、变频变压器、 工频变压器、控制柜或变频器、变频器集中切换控制柜、 接线盒和采油树井口等组成。 (1) 变压器 电潜泵专用变压器的工作原理与普通变压器基本相同， 由 FPSO 提供的 35KV 电压输送到平台，通过平台一级变压 （35KV6300V） 、二级变压（ 6300V400V） ，然后输入到 变频变压器及工频变压器，进一步升压到电泵机组所需的 工作电压。 （2）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。其 作用：短路保护、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。 （3）变频器 变频器是将固定电压和固定频率输入的电源改变为电 压和频率均可调而输出的电源的一种电气传动装置。具有 以下几大特点： 输出频率可在 3090Hz 范围内连续变化，使得电机 的转速 17005130rmin 内变化，泵排量变化范围是 额定排量的 0.61.8 倍，扬程范围为 0.363.24 倍； 可以在 810Hz 频率下启动电机，可以实现软启动 的目的，启动电流只有额定电流的 11.5 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； 可以通过编程控制实现工作频率随油井供液和负载 情况变化，如供液不足时频率降低，泵沉没度大，吸入 口压力高时增大频率，保证不停机改变泵工作参数而减 少启动次数，延长泵使用寿命和发挥最好效益； 可以改变井下电机的电感负荷，提高电机的功率因 素，可以平稳保护电机在欠压和超压状态下工作。 （4）变频器集中切换控制柜 对于海上平台来说，就是用一套或多套变频系统控制 多台潜油泵机组分时分别软启动、测井运行、过载启动、 正常调产运行、变频/工频切换、停机、数据采集、状态监 视等等。 BZ25-1 油田用的是五变多控 软启动：电机启动时由慢慢旋转到不断加快逐渐达 到额定转速的一种启动方式。即用变频器带动电机 从 0Hz、1Hz、2Hz 慢慢启动起来最后达到 50 Hz 稳定运行。软启动对机泵无冲击电流，有利于延 长机泵使用寿命，有利于稠油状态下使用。 硬启动：电机在工频 50Hz 状态下直接启动，速度 快，冲击电流大，频繁硬启动，对机泵损害也大， 影响机泵使用寿命。油稠时电潜泵负载大，往往启 动较困难，甚至启动不了。 变频/工频切换：在变频状态下运行的电潜泵通过转 换开关或电子器件转换为工频状态下运行的过程。 同步切换：当变频电源与工频电源的频率、幅值、 相位一致时，将在变频状态下运行的电机通过电子 器件和控制软件转换到工频电源上运行。 海上平台电泵井工作电流的监测是通过华北油田科 达开发有限公司研发的“一变多控自动监控系统”来实 现的，触摸式计算机是集键盘、显示屏、系统软件和用 户软件为一体的人机操作设备，操作人员只要在屏幕上 按相应的按钮和提示即可进行相应的操作，非常直观明 了，该系统在操作触摸屏上共有封面、参数输入、电泵 启停、数据库、报警记录、电流曲线、变频驱动、监测 总览等操作界面。 (5)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，其作用： 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； 方便地面接线工作。 3.3 工频控制流程： 平台上 380V 电源母线经开关连接容量和输出电压不 等的(7003500V) 升压变压器多台，升压变压器输出与电控 柜相接，驱动井下潜油泵机组，实现工频供电。 3.4 变频控制流程： 380V 电源经整流升压变压器后，输出 690V 电压，进入低 压变频器，其输出端经 HVM 滤波器，再经一台三抽头变频 升压变压器输出，通过不同变比经变频开关柜换档输出不 同电压，分别适于不同规格的潜油电泵。实现变频软启、 同步切换、互锁保护等功能。 电控柜 电泵机组工频变压器400V 额定电压 7003500V 400V 整流变压器 变频器及滤波器 变频变压器 工频变压器 变频开关柜多回路电控柜电泵机组 400V 690V 0-621V 额定电压 7003500V 额定电压 7003500V 第四章 电泵井常规管柱 目前平台使用较多的有以下二种管柱： 生产油管 套管 电潜泵总成 动力电缆 卸油阀 单流阀 安全阀 电缆穿透器 电缆封隔器 控制管线 放气阀 电泵井普通管柱 9-5/8 “套管 电潜泵总成 生产油管 动力电缆 控制管线 放气阀 “Y“ 接头 电缆封隔器 电缆穿透器 井下安全阀 定位密封 生产滑套 防砂管 座落接头 NO-GO 7 ”套管 导向器 堵塞器座 带孔管 分层密封 电泵井 “Y“ 管柱 第五章 电潜泵采油工作原理 地面上变压器将电网电压转变为潜动电泵装置所需的 电压后，将电能输入控制屏，而后经电缆输给井下电机， 电机将电能变为机械能带动潜油电泵与分离器一起转动， 分离器经吸入口将井内液体吸入分离器，经过气液分离后， 把井液送入潜油电泵，潜油电泵将机械能传给井液，提高 了井液的压能，从而经油管将井液举升到地面。其工作示 意图如下所示： 第六章 电潜泵采油系统相关名词 6.1 油井气液比 油井气液比是指液体体积与其液体中分离出来的气体 体积之比，有地层气液比和生产气液比，也有气油比这个 概念。 油井生产时气油比变化的主要原因有： 1）当地层压力低于饱和压力时，油气在油层或井底开 始分离，气油比逐渐上升。其根本原因是注水未跟上。 2）油层或井底堵塞，导致井底流压低于饱和压力，油 气在油层或井底开始分离，引起气油比上升。 3）油咀过大，产量过大导致井底流压低于饱和压力， 或过小都会造成气油比上升。 4）油咀调得过小，引起暂时气体滑脱出现气油比上升。 5）油井附近存在气顶引起气窜。 6）油井存在未发现的气层。 对发现的气层未采取避气措施，或者措施失败，其可 能是误射孔、油井固井质量不好、套管损坏、封隔器损坏、 插入密封损坏、滑套损坏。 6.2 电潜泵井安装套管定压放气阀的作用 1）将环空内的气体定压自动排出，减少人力劳动； 2）维持合理的套压和泵的沉没度，达到较好的泵效， 获得更高的产量。 6.3 电泵井动液面、静液面、沉没度 1）电泵井动液面：电泵井在生产过程中油套环空液面 深度； 2）电泵井静液面：电泵井关井后油套环空液面稳定时 的深度； 3）沉没度：电泵入口处淹没在动液面之下的深度。 6.4 气锁、气蚀 1）气锁：如果井液中有大量的游离气存在，当游离气 多到一定程度，进到泵内的基本上都是气体时，泵就 会抽空，这种现象叫气锁。 2）气蚀：由于井液进入泵叶轮后，液体流速加快，同 时压力降低，当压力下降到泡点压力以下时，液体会汽 化，在泵中形成气体段塞，当气体段塞进入到叶轮的高 压区时，气体段塞被压碎，此时被压碎的气体段塞产生 巨大的能量而破坏叶轮这种现象叫气蚀。 6.5 油压、套压、流压、静压、生产压差、采液 指数 1）油压：原油从井底流到井口时所剩的压力； 2）套压：油、套管环形空间的井口压力； 3）流压：油井正常生时所测得的油层中部的压力； 4）静压：又叫目前地层压力，是油井关井后井底压力 不断上升，待恢复到稳定时所测的油层中部压力； 5）生产压差：油层静压与井底流压之差，即 。wfRP 流压与生产压差关系：当流压下降时，生产压差增加， 地层供液能力增强；当流压大幅下降时，生产压差放大幅 度较小，并且随地层压力下降，局部还将出现溶解气驱方 式，气油比上升，产液量增加不明显。 6）采液指数：单位生产压差下的日产液量。 6.6 油井结蜡的危害 1）油井结蜡，会使出油通道变小，增大油流阻力，降 低油井产能，直至堵死，造成油井停产； 2）油层结蜡，将堵塞油层孔隙，降低油层渗透率，阻 碍油流入井，缩小出油面积，减少油流供液面积，使油井 减产； 3）油井结蜡，造成井下设备或工具不能正常工作或故 障发生； 4）油井清蜡、热洗及其它清防蜡工作量加大，成本提 高； 5）给油气集输造成困难。 6.7 油井内砂子的来源 1）地层原因：出砂通常是由于近井岩层结构破坏引起的， 它与油藏埋藏深度、地层胶结情况、压缩率、渗透率、流 体种类及相态（油、气、水） 、地层砂性质（棱角度、泥质 含量、压力降） 、油层孔隙压力、生产压差大小均有直接关 系，主要原因有以下几个方面： 地层胶结疏松，容易出砂； 地层压力下降，导致油井出砂； 在胶结差的地层中，随着地层压力下降，增大的应力 会使岩石胶结层发生形变，造成油井出砂； 胶结地层在水平构造作用力下受破坏，使胶结物及 砂粒受挤压，导致出砂； 炮眼周围高压力梯度，造成流动阻力增加，产生较 大的拉伸破坏造成出砂； 油井工作制度的改变对出砂影响较大； 注水造成油水井出砂。 2）工程原因：油层改造，例如压裂后，压入地层内的 砂子会随油流带出。酸化后的地层破坏了原胶结结构，破 坏的胶结地层也会随油流带出砂子。 3）作业质量问题：泥浆压井时，泥浆内含砂量大，清 水替喷末替干净，油管，泵杆等下井时末清洗干净，泥砂 带入井内。 第七章 电泵井工况分析与理论计算 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， 可以清楚地了解到泵是否在合理的工作区内工作、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。但在现场中受到 条件限制，一般通过简单计算大致确定电潜泵是否正常工 作，主要如下： 7.1 井底流压、油井产能预测 流压变化原因：第一，流入(inflow)发生变化，常见的如 ：含水上升，地层出砂，地层污染，气窜，地层压力下降 ，注水或其它方法使地层压力恢复等； 第二，流出(outflow)发生变化，常见的如：电泵变频，油嘴 调节，管柱漏失，结垢（这个是渐变的过程） ，结蜡，电泵 工况变差（如磨损和气体影响等） ，稠油乳化等。 在油井管理中要保证产液稳定，电泵及井下设备能正常 工作，泵的额定排量是否与油井产能相匹配，需要保持合 理的生产压差。生产压差的控制一般是通过调节地面油嘴 来实现的。通过油嘴可调节产量，油嘴与产量关系公式在 一些石油教材和参考书中提到，但在实际应用中效果不明 显，现场可通过单井计量得出油嘴与产量之间的关系。油 层静压、饱和压力在一定时期内变化不大，数据由油藏部 门提供，若油井下入井下压力计，可从地面计算机录取， 若没有下入井下压力计，可按下面公式计算： 井底流压计算： 入入入入入 PHPwf )( 或者 入入入入fow)1(入 油井产能预测： a) 当井底流压大于饱和压力时，即 wfPb wfRPQI b) 当井底流压小于饱和压力时，即 wfPb2max )(8.02.1RfRwfQ 式中： -井底流压，MPa；fP -油层中部深度，m；入H -泵挂深度，m； -电泵沉没度，m ；入 -产出液相对密度； -油井含水率，%；wf -原油相对密度；o -套管压力，MPa；入P -井口油压，MPa； -油井产液指数，m 3/(d.MPa)；I -油层静压，MPa；R -井底流压为零时油井最大产液量，maxQ m3/d； -油井日产液量，m 3/d。 H 动 静液面深度 H 沉 H 油层 P 套 P 油 H 泵挂 图 7.1 电泵井生产示意图 7.2 油井总动压头计算 扬程：泵的机械能传递给液体增加的能量，以水柱高度 表示，单位为米。厂家提供的潜油泵的排量和扬程数据， 都是以清水试验得出的数据。 压头：把压力换算成液柱高度，单位为米。 在了解电潜泵工作性能时，必须对电泵的额定扬程与油 井总动压头作个比较，其计算公式如下： 入入入入入入 HHowff)1(入入入P0入入H1 式中： -油井总动压头，m ；入 -油压折算压头，m ； -油管摩阻折算压头，m ；入 -套压折算压头，m ； 7.3 电机输出功率、泵效率计算 在现场实际应用中泵的有效功率到底有多大，泵运转 得是否合理，可以通过计算泵的实际工作效率与泵的名牌 效率进行比较来衡量。如果实际运转效率太低，应查找影 响泵效的因素，如原油粘度增大、泵的选型与油井的产能 不匹配、泵轴或电机轴发生机械摩擦、油井出砂等因素， 通过现场验证，找出影响泵效的原因，并采取相应措施进 行整改，使泵尽量在最高效率点附近工作，从而可以提高 井下机组的使用寿命，延长油井的生产时率。其计算公式 如下： 10cos3)(N入入 IVKW86入入 HQ入入 式中： -泵的输入功率（即电机的输出功率） ，入N KW； N 泵出 -泵的输出功率，KW； -电机的工作电压，V ； -电机的工作电流，A；I -电机功率因素；cos -产出液相对密度；入 -油井总动压头，m ；H -油井日产液量，m 3/d。Q 7.4 变频调产时的排量、扬程、功率与频率之间的 关系 电潜泵是一种离心泵，其特性参数与泵的旋转速度 成正比。即与电机的转速成正比，也就是： Qn、Hn 2、P n 3（Q泵排量； H泵扬程； P泵轴 功率；n电机转速）。 而电机的转速又与电机的工作电源频率f 成正比，亦即： Qf 、 Hf 2、 Pf 3。 因此，可以通过改变电机电源频率来实现油井调产。这是 一种很好的调产方式：频率改变后，泵仍处于最佳工作范 围内运行，对泵的受力、机械部件和寿命影响很小，与油 井产能匹配很好，适应范围特别广，调产方便，不需要检 泵作业；电机的功率也随频率的三次方成正比地变化，放 产时不需要更换大电机，缩产时电机消耗的功率也随之减 小，节能效果明显。但是，变频器是改变电源频率的惟一 设施，其费用目前较高，长期变频生产影响变频器使用寿 命，因而不能普及，目前变频器仅仅是在启井时使用。 第八章 电潜泵故障诊断与处理 影响电潜泵故障的因素有地面电网、变压器/变频器、 控制柜、电缆、电泵机组、管柱、液体性质、地层等因素 造成。它是通过控制柜上的工作电流来反映，通常以欠载、 过载、高电流、低电流、电流波动等形式反映。主要有以 下几个方面。 8.1 电机及保护器故障诊断与处理 电机损坏分电气损坏、电机轴断和机械磨损等情况。 电气损坏：通常是控制柜过载停机，电流曲线上的电流 突然上升后又突然掉下来，三相对地绝缘电阻为零，直阻 很不平衡，只能通过检泵作业恢复生产。 机械磨损：控制柜显示过载停机，机组电气性能良好， 电流曲线显示为电流逐渐上升，停机冷却一段时间后又能 重新开机生产运行较长时间，但每次的运行时间间隔逐渐 缩短，可以等待适当时机进行检泵作业。电机机械磨损实 际上是轴承磨损，与泵、保护器的轴承磨损一致，很难区 分开来。 电机轴断：通常表现为井口无产液，无油压，运行电流 低于电机空载电流，电流卡片不光滑，控制柜显示欠载停 机，机组电气性能检测时一切正常。 保护器故障：通过电机表现出来的，当其机械密封或胶 囊失效后，电机油被井液置换，绝缘性能大幅度下降而引 起电机烧毁，需要检泵作业才能恢复生产。推力轴承损坏 现象与电机轴承损坏相似。 8.2 电缆故障诊断与排除 当电缆发生故障时，一般表现为地面控制柜过载停机， 有时配电盘也跳闸， 电流曲线突然上升，与电机电气损坏 相似，进行机组电气性能检测时，三相对地绝缘电阻为零， 电阻平衡。电缆损坏常有两种情况：一种是在井口或油管 挂处损坏，表现为直阻不超过1，一种是远离井口，直阻 为23（视井深而定），具体损坏处可以根据每米电缆的 阻值进行测算得出。对于在井口损坏情况，可以采取重新 接缆来解决；如果在采油树帽以下到几根油管处，可以采 取上提油管重新接缆来处理；如果损坏深度较深，则必须 检泵作业。 8.3 电泵故障诊断与处理 在油田现场实际生产中，电泵故障主要是叶轮磨损、断 轴、窜轴、轴承磨损等现象。 泵叶轮磨损：表现为产量和油压逐渐降低，运行电流逐 渐变小，电流曲线比较光滑，也可能出现欠载停机，进行 正挤憋压时压力很快升高。发生这种故障时可以继续生产 以等待作业换泵。这种故障发生在机组连续运行时间很长、 油井轻微出砂或井液有腐蚀情况。 泵轴断：出现的几率很小，往往是由于油特别稠或油井 出砂严重，常发生在停机再启动过程中启动时扭矩特别大 的情况下，表现为启动电流特别大但很快又下降，不停泵 关井憋不起压力来，但正挤憋压正常，生产时油压低，产 量达不到要求。对于突然出砂井也可能引起泵轴断，表现 为在运行过程中电流突然增大但又突然下降，油压也突然 下降，计量时产量下降特别多，油嘴有可能堵塞，憋泵试 验不正常，井口取样化验可能发现砂粒。 电泵发生窜轴：表现为电流突然在大约1小时内逐渐下 降，油压下降，井口可能无产液，也可能出现欠载停机， 憋压试验一切正常。 泵轴承磨损现象与电机轴承磨损相似。 8.4 井液引起的故障诊断与排除 井液引起电泵故障可能发生在井液含有砂泥等机械杂质 井、电泵试油勘探井、新防砂完井及常规检泵作业井，表 现是运行电流高，有波动，当超过过载设定值时发生过载 停机故障，油嘴还有堵塞的可能。对于新防砂完井后就下 电泵生产的井，可能是由于完井作业后充填砂未冲洗干净 所致。对于检泵井，可能由于压井泥浆未替干净引起的。 可以采取以下措施解决： 1. 略为上调过载设定值； 2. 停机进行反冲洗； 3. 调大油嘴，并经常活动油嘴，防止油嘴堵塞。 8.5 套管气引起的故障诊断与排除 如果油井气过多，可引起电泵欠载停机，在电流曲线上 表现为一段特别光滑，一段较粗或有波动，计量时油气比 较平常要高，套压也高。其原因是因套管气排放不及时， 逐渐聚集，引起套压升高压低了液面，游离套管气进入了 泵内。可以通过放套管气降低套压升高液面来解决。要维 持连续平稳生产，一是平时要勤放套管气，二是在套管阀 后安装定压放气阀自动排放套管气。 8.6 油井供液不足引起的故障诊断与排除 油井供液不足时，引起油井液面很低接近泵吸入口，油 套环空内的气进入电泵内导致欠载停泵。处理办法有几种： 将套压控制在很低水平，并调低欠载设定值。采用间歇生 产，在等待液面恢复后再开泵生产，可以采取人工方式， 也可以实行控制柜自动启泵方式。在调低欠载设定值的同 时，缩小油嘴。如果泵挂较浅，可以通过作业加深泵挂深 度。检泵作业更换与油井相匹配的小泵。对油层进行酸化、 压裂、有机解堵等增产措施。有的井还可以打开未开采层 位生产，以补充液源。特别说明的是，有个别平台油井因 严重供液不足，通过往油套环空内补水源井水，虽然油井 能生产运行，但抽出来的大部分是水，生产压差反而减小， 油层供液能力下降，因而该方法不可取。 8.7 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，对于 新检泵作业的井产量达不到检泵作业前的产量，进行憋泵 和正挤憋压试验时，油压起不来。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， 只有检泵作业才能恢复生产。对于“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，可以通过更换堵 塞器盘根来恢复生产。 8.8 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 “大马拉小车”，一种是“小马拉大车”。“大马拉小车” 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”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或机组烧毁现象。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。 8.9 电潜泵故障原因与排除方法对照表： 1、 控制柜无电压，电泵不工作 原 因 排除方法 控制柜无电压 检查电源系统保险、检查变压 器和电源开关、检查控制柜保 险 控制柜触点松动或断开 检查所有接线端子是否松动 2、 控制柜保险烧断或过载继电器断开 原 因 排除方法 启井时发生，一般是下 切断电源，检查电缆和电机三相直阻是 井过程中电缆或电机损 坏 否平衡，对地绝缘是否为零 保险太小或过载电流设 定值不合适 检查保险型号和规格，进行相应更换； 或重新设定过载电流设定值或过载延时 低电压、高电压、单相 或电压不平衡 检查电网电压 电流过高导致 见电流过高原因描述 3、 电泵欠载停机 原 因 确认方法 排除方法 油井供液 不足，抽 空 1、测动液面发 现动液面很低； 2、有可能套压 过高；3、油井 气液比高。 1、套压过高，放套管气；2、环空 补液后，调小油嘴；3、泵排量过 大，作业换小泵；4、作业后加深 泵挂；5、提高对应水井的注水量； 6、对油井进行补孔、酸化或压裂 等措施。 欠载电流 设定值偏 大 适当调小欠载电流或重新设定欠载 延时值 气锁或气 蚀 1、测动液面发 现动液面很低； 2、有可能套压 过高；3、油井 气液比高。 1、环空补液后，调小油嘴，若套 压过高，重新调低定压放气阀设定 值；2、采用二级旋转式分离器或 增加泵沉没度。 电机轴、 1、检查直阻及 采用质量好的电泵机组 泵轴断 绝缘正常；2、. 运行比空载电流 低；3、正挤管 柱不漏失。 4、 电泵过载停机 原 因 确认方法 排除方法 保护器失效、 电机散热效果 差、井温过高 导致电机烧 1、电流突然升高， 过载停机；2、测 试绝缘为零，三 相直阻很大且不 平衡。 1、检查保护器是否进水，若 是更换质量好的保护器；2、 检查电机油是否变黑，若是须 注入质量好的电机油；3、采 用导流罩或采用大尺寸电机； 4、选用高温度等级的电机。 不正确启动导 致电机烧 欠载停机后再启 动出现过载 弄清欠载过载停机原因，一般 是供液不足导致电机散热效果 不佳，性能降低，因此需要更 换小排量泵、加深泵挂、加电 机引流罩或选用高温度等级的 电机。 电机/保护器/ 泵轴承磨损或 抱死 1、检查直阻及绝 缘正常；2、电流 卡片上电流逐渐 升高；3、停机冷 却一段时间后又 采用质量好的电泵机组 能运行较长时间， 但周期越来越短。 电缆/电缆头损 坏 1、电流突然升高， 过载停机；2、无 绝缘，直阻平衡。 更换性能好的电缆或电缆头。 机械杂质或油 井出砂 1、电气性能良好； 2、地面取样化验 有机杂、砂或泥 浆等 1、洗井；2、油层防砂。 泵挂狗腿太大 1、电气性能良好； 2、核实泵挂狗腿 度。 检泵作业上提或下放到合理狗 腿度的地方 抽汲液体太稠 1、电气性能良好； 2、含水低，油稠。 1、适当调大过载设定值；2、 环空补水源井水；3、更换新 的机组。 泵排量过小 1、电气性能正常； 2、运行电流比额 定电流高出 1.2 倍 1、适当调大过载设定值；2、 更换大排量电泵。 过载电流设定 值偏小 适当调大过载电流或重新设定 过载延时值 5、 电泵工作电流偏低 原 因 确认方法 排除方法 油井供液不足 1、测动液面发现 动液面低；2、有 1、套压过高，放套管气；2、 调小油嘴；3、提高对应水井 可能套压过高。 注水量。 泵排量过大 1、调小油嘴；2、下次检泵作 业时更换小排量泵 泵反转 与作业前相比， 产液量较低 重新确认转向，调整电机相序。 油管结蜡 产液量较低，油 压低 热洗 修井液较脏、 井液较稠、蜡 质成分高引起 油嘴堵塞 产液量较低，油 压高 多活动油嘴 油管渗漏 1、产液量较低， 油压低； 2、正 挤憋压起压慢 检泵作业更换油管 泄油销断或 Y 堵密封不严 1、产液量较低， 油压低； 2、正 挤憋压起压慢 检泵作业更换泄油销或 Y 堵 塞器重新座封 泵吸入口堵塞 产液量较低，油 压低 热洗除去蜡质或其它杂质 气体影响 产液量低，气多， 气液比高 套压高，放套管气 泵叶轮、导壳 流道结垢或杂 物堵塞 产液量较低 检泵作业更换新泵 6、 电泵工作电流偏高 原 因 确认方法 排除方法 电机/保护器/ 泵轴承磨损 1、检查直阻及绝 缘正常；2、电流 卡片上电流偏高。 采用质量好的电泵机组 泵排量过小 1、电气性能正常； 2、运行电流偏高 检泵作业更换大排量电泵。 泵挂狗腿太大 1、电气性能良好； 2、核实泵挂狗腿 度。 检泵作业上提或下放到合理狗 腿度的地方 抽汲液体太稠 1、电气性能良好； 2、含水低，油稠。 环空补水源井水。 机械杂质或油 井出砂 1、电气性能良好； 2、地面取样化验 有机杂、砂或泥 浆等；3、运行电 流呈周期性波动。 1、洗井；2、油层防砂。 油井含水上升 电流偏高，化验 含水上升 采取堵水措施 7、 电泵工作电流波动 原 因 确认方法 排除方法 套管气引起 1、运行电流出现周期 1、放套管气降低套压；2、 电流不稳 性波动或线条太粗； 2、.电气性能良好； 3、.套压可能偏高； 4、.泵挂太浅；5、油 井气液比高。 加深泵挂；3、.安装多级分 离器 油井出液不 均引起电流 波动 1、运行电流呈方波波 动；2、在波动周期内 含水波动大 （30%70%） 。 1、堵水或调宽保护值范围； 2、适当调小油嘴。 油井出砂或 机械杂质 1、电流偏高且呈周期 性波动；2、地面取样 化验有机杂、砂或泥 浆等。 1、洗井；2、油层防砂。 第九章 电泵井在生产过程中异常情况 处理 对于电泵井在生产过程中出现的异常情况，通过巡检 和录取资料来发现，如电流下降或上升、产液量上升或下 降、油压上升或下降、套压上升或下降等，然后采取相应 的办法来处理，如活动油嘴、憋压、调整相序、放套管气、 反洗或测动液面等办法，使电泵井生产恢复正常。 9.1 油井电流下降 1、立刻检查油井地面流程，检查是否存在油井地面流程堵 塞憋压现象，特别是检查油嘴，如果存在及时处理（或 导通流程或大幅度活动油嘴，或适当放大油嘴解除堵塞 憋压） ，使泵进入正常运行状态。 2、 及时测取动液面数据，如果发现动液面较低，套压较 高，则适当缩小油嘴，放大定压放气阀降低套压（缩小油 嘴、降低套压时，电流仍持续下降，应及时环空补液，避 免欠载停泵） ，以达到动液面恢复后油井运行稳定。如果 套压较低，及时用水源井水（或生产水）进行环空补液， 泵运行正常停止反洗后，适当缩小油嘴生产，以达到油井 供采平衡。 3、 如果油井动液面较高，套压和地面流程正常，则利用水源 井水（或生产水）反循环洗井，避免油井欠载停泵，之后 按照如下程序处理，逐步排除，寻找导致电流下降的原因 所在并加以解决。程序如下： a) 反循环洗井 30 分钟后，进行憋压诊断，判断泵效或 生产管柱、单流阀、泄油阀、 “Y”管井生产堵塞器 等有无漏失。 b) 如果憋压情况较好，则排除泵效低和生产管柱漏失 的可能性。导致电流下降的原因可能与气体影响和 泵吸入口堵塞有关，此时可通过反循环洗井解除泵 吸入口软堵塞问题（对于泵吸入口硬堵塞，平台一 般无能力处理，考虑检泵） 。另外反洗停止一段时间 后，电流再次降低（测动液面较高） 。则考虑气体对 泵的影响，此时可通过合理调节套压，寻找最佳泵 吸入口泡点压力，使泵进入稳定运行状态。 c) 如果憋压后压力憋不起来，则可能泵效降低或生产 管柱、单流阀、泄油阀、 “Y”管井生产堵塞器漏失。 对于普通管柱无单流阀的油井，可通过不停泵正挤 （对于有单流阀的井，停泵后正挤） ，一方面可判断 生产管串有无漏失，另一方面可通过正挤将“Y ”管 井生产堵塞器复位（操作时注意安全，正挤压力不 要超过 7.0MPa，时间不要超过 15 分钟） 。 d) 如果正挤憋不起压力，则可能泵效降低或生产管柱、 单流阀、泄油阀、 “Y”管井生产堵塞器有漏失现象， 并报告陆地生产部。 4、 对于流体粘度较大的油井，在泵运转状态下环空补液和反 冲洗时需慎重，避免出现原油遇水后粘度增大导致油井过 载故障停泵。 9.2 油井电流上升 1、 立刻检查油井地面流程，确认地面流程无漏失（有漏 失则停泵后处理） ，油嘴无漂移（油嘴漂移后，恢复 原油嘴开度） 。 2、 检查油井地面流程无异常，立刻缩小油嘴控制电流的 上升趋势，避免过载停泵。 3、 立刻录取油井地面动态参数，判断电流上升是否与油 井产液上升有关（油井产液上升主要表现为温度、油 压、回压同时上升） 。 4、 及时测取动液面数据，与正常电流下的动液面进行比 较。 5、 立刻取油样用柴油稀释后，用手触摸有无砂感，判断 油井是否出砂，判断油井出砂后及时缩小油嘴，控制 电流在低于过载值下运行，使油井在小排量、低电流 下稳定运行，尽量不要把油井中的砂带出油层，以免 大排量造成油井再次过载停泵后砂堵生产管柱和电泵 叶轮，或者井产液量大，携带出大量地层砂造成海管 压力上升而导致该井再次关停或不必要的生产关断， 使油井再启动困难。 6、 若排除油井出砂的可能性后，取样化验含水，与正常 电流下的油井含水进行比较，判断电流上升是否与含 水变化有关（此项工作化验结果不能即刻得到，不利 于油井动态异常判断的及时性，可采用目测法，并最 终结合化验结果） 。 7、 如果经过上述处理后，电流仍继续上升，生产监督立 刻与陆地生产部门联系，以寻求技术支持。 9.3 计量产液下降 如果计量后发现产液量下降较大（比上次计量结果低 10m3 以上） ，则再次计量确认，具体步骤如下： 1、 检查确认计量分离器流量计是否故障（存在故障加以 解决） 。 2、 确认是否消泡剂加药不正常造成原油含气影响计量效 果。 3、 检查确认油井地面流程是否有漏失（内漏和外部漏失） ，如有漏失加以处理。 4、 确认倒井管汇阀门是否正常。 5、 检查确认油嘴是否飘移，油嘴漂移调整油嘴到原来刻 度。 6、 检查油井动态参数有无异常，如有异常，根据油井动 态参数的变化特征，解决处理。 7、 如果计量产液缓慢下降（连续计量下降较慢） ，在分 析动液面正常的情况下，可能泵吸入口有堵塞，进行 反循环洗井解除； 8、 如果反循环洗井后产液无明显变化，可能泵效降低或 者管柱漏失； 9、 憋压，验证泵效，如果憋压上升缓慢，可能为管柱有 漏失或者 Y 堵塞器坐封不严； 10、 对于 Y 管柱油井进行正挤验封。 11、 如以上情况正常，重新计量确认。 9.4 计量产液上升 如果计量后发现产液量上升较大（比上次计量结果高 10m3 以上） ，则经过检查确认无异常后再次计量确认，具 体步骤如下： 1、检查确认计量分离器流量计是否故障（存在故障加 以解决） 。 2、 检查确