电潜泵的详细介绍ppt课件

电潜泵采油技术 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 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 一 电潜泵系统概述 一 电潜泵系统概述 接线盒 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 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 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 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 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 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 GLR90 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 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 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 一 电潜泵系统概述 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 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 以减轻修井机符合和防止井液污染平台甲板和环境 泄油阀目前有两种 投棒泄流 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 完井后诱喷 循环压井 气举 坐挂射流泵 一 电潜泵系统概述 多油层内 选择性对不同的油层进行生产 测试或增产措施 多层混采 下入堵塞器关井或油管试压 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 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 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 一 电潜泵系统概述 一 电潜泵系统概述 大量应用永久式封隔器 不压井开关 密封插管 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 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 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 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 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 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 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 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 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 多级离心泵及其它附属部件 主要用于油井采油 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 一 电潜泵系统概述 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 一 电潜泵系统概述 一 电潜泵系统概述 套管气定压排放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 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 一 电潜泵系统概述 一 电潜泵系统概述 井下多级离心泵由许多单级离心泵串联组成 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 二 井下多级离心泵工作特性 离心泵的特性 排量 压头 功率 效率与转速的关系 液柱压头与压力 泵的有效功率 泵内流体获得的功率 基本概念 泵的效率 泵的有效功率 泵的轴功率 二 井下多级离心泵工作特性 离心泵特性的理论分析 泵产生的有效压头与流体密度无关 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 二 井下多级离心泵工作特性 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 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 影响离心泵实际压头的因素 二 井下多级离心泵工作特性 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 泵的特性曲线 二 井下多级离心泵工作特性 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 其影响遵循仿射定律 二 井下多级离心泵工作特性 气体对泵特性的影响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 泵内流体密度与单相液体不同 对泵的功率会产生影响 泵内流体密度与单相液体不同 对泵的功率会产生影响 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 二 井下多级离心泵工作特性 吸入口气液比 当井液在吸入条件下气液比小于10 时 可以直接采用泵的标准特性曲线 否则应该安装井下气液分离器和提高吸入压力等方法使进泵的游离气减小 也可以采用两相泵的特性进行设计 二 井下多级离心泵工作特性 泵内任何一点流体压力小于工作温度下流体饱和蒸汽压时 产生小气泡 气泡流入高压区会冷凝和破碎 这时产生的压力很大 使泵易受到冲击和腐蚀 这种现象和水击相似 称作气蚀 气蚀使泵的工作特性变差 排量和效率下降 防止气蚀和气锁 泵的吸入压力足够高 气蚀 二 井下多级离心泵工作特性 轴向止推力 作用在叶轮上的各种轴向不平衡力的总和 包括下止推力和上止推力 下止推力作用在和吸入口面积相等的环形面积上的排出压力与吸入压力所产生的压力差 使泵承受向下止推力 其大小与排量成反比 上止推力由于叶轮入口和出口速度大小 方向改变产生的向上的推力 其大小与排量成正比 泵在最高效率点工作时 叶轮的轴向止推力接近于零 选泵时应使泵在最佳排量范围内工作 二 井下多级离心泵工作特性 设计原则必须使泵在最高效率点附近工作 至少不应超出最佳排量范围 泵的额定排量必须和井的产能协调 额定压头必须等于井的总动压头电机功率必须满足泵举升流体所需的功率 三 电潜泵系统的设计 设计任务满足供液能力所确定产量的前提下 确定下泵深度 选择泵型 计算工作参数 使系统效率最高和能耗最小 满足以下条件 泵的实际排量满足油井设计产量 在所选泵的最佳排量范围内工作 下泵深度Hp不大于油层中部深度 泵的外径小于套管内径 Dp Dc 进泵气液比 8 三 电潜泵系统的设计 设计方法 产量已知 已知Q 井口Pt 地层IPR 分别从井口和地层为起点计算泵入口压力和排出压力 根据设计产量选泵型 根据泵的特性曲线和设计排量求出单级泵的扬程 功率和效率 利用泵两端的压差可计算泵的级数 排量 泵效和功率等 函数节点 三 电潜泵系统的设计 确定井的产量在给定的泵挂深度下确定Q 同时计算泵吸入压力 泵吸入口气液比和总流体体积 设计方法 泵挂已知 三 电潜泵系统的设计 确定总动压头总动压头是泵在设计排量下工作时所需产生的总压头 它等于泵排出口压头与泵吸入口压头之差 选泵根据总流体体积 从选择排量接近最高效率点的最高泵效的泵 从标准特性曲线上读出单级泵的压头 功率和效率 泵的级数 选择电机根据套管内径 功率 电压和井温选择电机 电机功率 选择保护器保护器应根据电机和泵的规格 电机功率和井温进行选择 三 电潜泵系统的设计 选择电缆根据套管内径 电压降 电流 井温和腐蚀条件进行选择 套管内径限制电缆的规格 电缆的电压降一般应小于30V 304 8m 电流不能超过电缆的最大载流能力 选择控制屏控制屏应根据地面电压和电机电流进行选择 选择变压器变压器根据变压器的容量 地面所需电压和电流进行选择 变压器的容量 三 电潜泵系统的设计 普通电潜泵合采管柱适用范围任何可以混采 气油比不超过电潜泵适用范围的油井都可以使用这种机采管柱 优点 管柱结构简单 安全 缺点每起一次管柱 都必须对电缆封隔器进行撤卸 维修 组装 需要花费不少人力物力 四 电潜泵井生产管柱 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 放气阀 对某些特殊井或深井 考虑到今后起管柱时的安全 应将电缆封隔器尽量下深一些 并在其上部安装循环滑套 这样 又增加了现场作业难度 操作注意事项下生产管柱时 应特别注意避免电缆封隔器以上的两根控制管线相互缠绕而损坏控制管线 四 电潜泵井生产管柱 电潜泵总成 生产油管 套管 动力电缆 自平衡卸油阀 安全阀 电缆穿透器 电缆封隔器 放气阀 控制管线 若安全阀本身不带平衡机构 打开安全阀之前 必须先给油管内打平衡压力 否则 将损坏密封件和有关运动部件 正常情况下 油井允许安全阀泄漏400cm3 分钟 气井允许安全阀泄漏15立方英尺 分钟 丢手分采电潜泵管柱适用范围需要分采而又无法使用 Y 管柱的 适合于电潜泵机采的小套管井都可以使用这种管柱 四 电潜泵井生产管柱 优点在小直径套管里使用电潜泵的条件下 仍然可以满足分采的要求 管柱安全 可靠 缺点管柱结构比较复杂 现场作业难度大 操作注意事项插入丢手管柱时 严禁猛提猛放 防止损坏密封元件 四 电潜泵井生产管柱 电潜泵总成 生产油管 动力电缆 放气阀 电缆封隔器 电缆穿透器 井下安全阀 打捞 定位密封 生产滑套 防砂管 座落接头 NO GO 7 套管 导向器 丢手管柱总成 单流阀 卸流阀 控制管线 9 5 8 套管 电潜泵丢手管柱 分层密封接头的长度不得短于2m 严防井内落物 下生产管柱时 应特别注意避免电缆封隔器以上的两根控制管线相互缠绕而损坏控制管线 若安全阀本身不带平衡机构 打开安全阀之前 必须先给油管内打平衡压力 否则 将损坏密封件和有关运动部件 正常情况下 油井允许安全阀泄漏400cm3 分钟 气井允许安全阀泄漏15立方英尺 分钟 四 电潜泵井生产管柱 Y 接头分采管柱适和范围用于随时分采 分层测试的电潜泵机采的井 优点在采用电潜泵机采的情况下 仍然可以满足适时分采和随时测试的工艺要求 管柱安全缺点管柱结构复杂 现场作业难度大 四 电潜泵井生产管柱 电潜泵总成 生产油管 动力电缆 控制管线 放气阀 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 电潜泵 Y 管柱 操作注意事项下入管柱时 轻轻地将密封件插入密封孔内 防止损坏密封件 分层密封接头的长度不得短于2m 下生产管柱时 应特别注意避免电缆封隔器以上的两根控制管线相互缠绕而损坏控制管线 若安全阀本身不带平衡机构 四 电潜泵井生产管柱 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 电潜泵 Y 管柱 部件 打开安全阀之前 必须先给油管内打平衡压力 否则 将损坏密封件和有关运动 正常情况下 油井允许安全阀泄漏400cm3 分钟 气井允许安全阀泄漏15立方英尺 分钟 其它类型管柱电潜泵毛细管管柱电潜螺杆泵管柱不压井电潜泵管柱 四 电潜泵井生产管柱 动力电缆 卸油阀 单流阀 电缆穿透器 井下安全阀 控制管线 放气阀 电缆封隔器 毛细管 抽油杆 氮气筒 生产油管 套管 电潜泵毛细管管柱 四 电潜泵井生产管柱 电潜螺杆泵管柱 生产油管 电缆 减速器 电机 螺杆泵总成 氮气筒 油管锚 防污装置总成 封隔器 转子 定子 毛细管 油层 生产油管 循环滑套 卸油阀 电潜泵总成 通杆 活门 动力电缆 油层 不压井电潜泵管柱 建立操作性强的管理制度巡回检查定时计量 化验发现问题及时分析 及时处理严格随意停机 严格操作程序启动前的检查启动机组运行过程中日常应收集的主要数据故障停机后再启动前至少应完成的检测维护工作 五 电潜泵井的管理 加强电潜泵机组现场日常管理建立操作性强的管理制度A 巡回检查 至少内容 1 确定巡回检查间隔时间 建议2小时2 必须的检查点 电控柜 井口 安全阀控制盘3 必须的检查参数 电流运行曲线值 三相电压 电流是否在额定值范围内 井口处油 套压值是否正常B 定时计量 化验据此判断电潜泵机组实际生产情况 评估机组未来是否存在潜在故障和机组性能 有关运行参数可能的走向 五 电潜泵井的管理 C 发现问题及时分析 及时处理D 严禁随意停机 特别是机组使用的后期 严格操作程序制度启动前的检查检查出油管线是否连接好 相关的生产闸门 放气阀是否处于正确的开关位置 设定值是否正确检查欠载 过载设定值 延时设定值是否合理检查相关系统的电器设备是否处于正确位置顺序 高压真空开关 变压器 接线盒 电控柜 变频器 井口 五 电潜泵井的管理 检查变压器输出端电压值是否正确检查电源熔断器的规格是否正确记录笔的位置是否正确系统必须接地所有检查内容和数据应有文字记录电控柜门上应有该井井下机组的主要技术参数数据表 以便随时对照检查机组工作性能 五 电潜泵井的管理 五 电潜泵井的管理 启动 尽量使用变频器启动 如果是新机组刚下井 而且事先已经知道目前井里静液面离井口的深度超过500m的话 启动前最好往井里灌满轻质的清洁液体 条件 生产管柱上必须有单流阀 按规定要求在电控柜上或变频器上实施启动程序 启动成功之后 应尽快用钳型电流表检查三相实际电流值 并和圆盘记录卡上的电流值进行比校 根据井口压力和产量以及现场的工作经验判断相序是否接错 五 电潜泵井的管理 待井口出液完全稳定后 如条件允许 可以采用电潜泵憋压方式 大致估算电潜泵机组的性能和油井静液面高度 注 憋压时间不要超过一分钟 事先计算好井液大致密度 待油井出液完全稳定运转后 再重新调整好电流欠 过载值和启动延时时间值 两次启动之间的间隔时间不得少于5分钟 启动过程和启动后的机组正常运行电性能数据应有文字记录机组远行过程中日常应收集的主要数据检查记录卡片上的电流曲线是否正常 五 电潜泵井的管理 三相电流值 并和额定值比较是否异常 三相电压值 并和额定值比较是否异常 原设定的欠 过载 延时值是否漂移 日产量 油 气 水分别计量 如条件允许的话 出砂情况描述 如条件允许 应定期取样化验 井口油 套压力值以及是否正常 有时为了更好地及时掌握机组的运行情况 有助于油井的动态分析 还必须 监测动液面深度 利用井下回声仪或通过油井憋压 通过有关参数计算 分析机组运行效率 五 电潜泵井的管理 故障停机后 再启动前至少应完成的检测维护工作检查记录卡上的电流值是否异常 并分析其原因 检测动力电缆三相对地绝缘阻值是否符合基本要求 相间直阻值平衡度是否符合要求 检查熔断器 保险丝 是否完好 检查电控柜里有关触点是否完好 电控柜里低压控制线路是否完好 欠 过载电流设定值和延迟设定值是否严重漂移 检查动力电缆在变压器上的接头是否松动 五 电潜泵井的管理 电泵选型使用上应注意事项离心泵的排量取决于 转速 叶轮尺寸 出口压力和液体性质 与泵的级数无关 离心泵的扬程取决于 叶轮的圆周速度 H u2 g 和泵的级数 泵的扬程与所泵送的液体的比重无关 比如 泵送比重为1 0的清水 比重为0 7的油 比重为1 2的盐水和其它任何比重的液体时 其扬程都是一样的 但功率不同 额定电流不同的电机不能串联使用 泵应在厂家所推荐的最佳范围内运转 五 电潜泵井的管理 若实际排量超过最佳排量范围上限 则上止推轴承加速磨损 若实际排量超过最佳排量范围下限 则下止推轴承加速磨损 偏离的越多 上止推轴承或下止推轴承磨损得越快 五 电潜泵井的管理 一旦泵的型号和泵的级数定了之后 就意味着泵的最大扬程定了 再增加多大的功率也不会增加泵的扬程 如果电机在低于额定电压下工作 电机转速下降 电流上升 长此下去 对电机寿命是非常不利的 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 发生气锁时 泵即表现为欠载停机 气穴由于井液进入泵叶轮后 液体流速加快 同时压力降 五 电潜泵井的管理 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 这种现象叫气穴 当油层泡点压力高时 容易产生这种现象 五 电潜泵井的管理 机组调试通过施工作业 电潜泵机组下人到油井内并与接线盒连接完毕后 具备了投产的基本条件 但是 在投产前必须作好以下检查工作 这叫做机组调试 井下电气性能检查井下电气性能检查主要有两个方面 一是三相对地绝缘电阻 二是三相间直流电阻 测试时应注意两点 对于带PHD的机组不能用摇表测绝缘 而应用万用表测量 对于PSI的机组要将PSI的地面二次仪表拨于绝缘测试档 所用万用表的电压等级不能高于电泵机组的额定电压 变压器档位确认变压器档位的确认是投产前的重要一步检查 电机工 六 电潜泵井工况分析及故障处理 作电压的高低直接影响到电机的工作性能和寿命 只有在合理的电压下 电机才能高效 长时间运行 应当根据电机地面供给电压调整变压器档位 过压或欠压一般不超过 5 最大不超过 10 控制柜调试控制柜调试应包括PCC调试 控制柜工作电源检查 110 10V 闸刀及其行程开关是否灵活可靠 真空接触器及继电器是否动作等 可以通过空载试车完成 PCC参数设定PCC参数设定应包括 过载值设定 欠载值设定 过载延时设定 欠载自启动延时设定等 过载设定值一般 六 电潜泵井工况分析及故障处理 为电机额定电流的1 2倍 欠载设定值一般为电机额定或运行电流的0 7 0 8倍但不低于电机的空载电流 过载延时一般为3 5s 欠载自启动延时通常为8个小时 具体值可根据油井供液能力 采液指数 设置 采液指数越大欠载自启动延时相对越短 但不低于30分钟 流程检查在开机启泵以前 应仔细检查生产流程 保证各阀门开启 流程畅通 对于有安全阀的井 特别是有井下安全阀的井 应确保安全阀开启且动作灵活功能可靠 六 电潜泵井工况分析及故障处理 正挤憋压试验开机前的最后一道程序是正挤憋压试验 以检查井下管柱是否漏失 如果不漏失或不严重可以开机生产 如果漏失严重应返工重新作业 正挤憋压时 油压应该在3 5分钟内升高到地面泵的泵压值 电潜泵井投产启动憋压试验电机启动以后 应立即进行憋压试验以确认电机转向 在正挤憋压试验后立即开泵憋压 油压如果很快升高到电潜泵额定扬程的1 100MPa 说明一切正常 可以投人正常生产 如果油压无反应 对于有井下安全阀的井应认为井下安 六 电潜泵井工况分析及故障处理 全阀未打开 应通过作业或其它方式打开 如果油压升不到泵额定扬程的1 100MPa 说明电机反向 应调整相序 油嘴调整开机以后 应根据生产部门要求调整合理的油嘴 保证泵处于合理的工作范围内 开井生产如果一切正常 可以开井生产 投产后观察电潜泵井投产以后 应严密观察 注意油套压变化 含水变化 温度变化 电流变化 油嘴是否堵塞 如果油嘴发生堵塞 应开打油嘴解堵 特别是新投产油田井 酸化作业后的井 如果电流远低于额定电流 应重新设定欠载设定值 六 电潜泵井工况分析及故障处理 工况分析步骤如下收集机组参数 如电机功率 额定电流 额定电压 空载电流 功率因数 电机效率 泵特性曲线等 利用机组特性曲线建立泵况图 结合电机参数建立三维工况图 收集电泵井的生产资料 如日产液量 含水率 生产气油比 油压 泵出口压力 测试或多相管流计算可以获得 泵出口温度 泵入口压力 泵人口温度 泵挂深度 斜深和垂深 电机运行电流 电压 功率因数等 收集油井物性参数 如油气水相对密度 脱气油粘度 原油泡点压力等 六 电潜泵井工况分析及故障处理 利用泵出入口压力计算泵扬程 计算在泵内平均压力和平均温度条件下的物性参数 如平均粘度 平均液体体积系数和平均游离气油比 对泵内液体进行体积系数和粘度校正 计算气液 液体是指上一步校正后的 总体积排量 计算电机的实耗功率 根据泵内流体的体积流量和实际扬程 在已绘制出的泵况图上找出实耗功率值在工况图上区域 从而判断工作是否合理 六 电潜泵井工况分析及故障处理 稠油电潜泵工况特点与稀油井电潜泵相比 稠油井电潜泵有很大的特点 受粘度和油井含水影响特别大 机组参数比稀油井的要大得多油井在中低含水期 油水混合液井电泵搅拌作用后粘度增加很多 配备的电泵排量和扬程电机功率要高得多 通常比稀油高出15 30kw 只有当含水高于80 以后 才变得与稀油相当 如果按稀油配泵和机组 油井产量往往达不到预计要求 电机的运行电流很高 电机容易损坏 停机后再启动电流大稠油电泵井在停机后再启动时电流大 机组往往在这时被烧毁 冬季更为突出 因为油井在停产后温度降低 六 电潜泵井工况分析及故障处理 油变得更稠 流动性很差 流动阻力很大 泵提速很慢 长时间处在高转差下运行 电流很高 发热厉害 即使能够启动投人运行 寿命也较短 为解决这一问题 某个稠油油田曾经使用过升压 反向 反替柴油 反替海水 憋泵等措施 但效果不十分明显 且替柴油费用也很高 后来采用变频集中切换控制技术 用一台变频器对多口井进行控制 使得每口井都实现了软启动 启动非常顺利 没再出现启泵烧机现象 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 电气损坏故障表现十分明显 通常是控制柜过载停机 电流卡片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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 直阻很不平衡 只能通过检泵作业恢复生产 机械磨损故障表现为控制柜显示过载停机 机组电气性能良好 电流卡片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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 电气损坏电流卡片 电机磨损电流卡片 发生电机轴断故障时 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 保护器故障是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 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 电流卡片上的电流曲线突然上升 与电 六 电潜泵井工况分析及故障处理 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l 一种是远离井口 直阻为2 3 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 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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 泵叶轮磨损时表现为产量和油压逐渐降低 运行电流逐渐变小 电流卡片比较光滑 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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 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 电泵发生窜轴时 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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 六 电潜泵井工况分析及故障处理 井液引起的故障与排除井液引起的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 新防砂完井下电泵生产的井中 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为冲洗干净所致 可以采取以下措施解决 上调过载设定值 停机进行反冲洗 调大油嘴 对于电泵试油勘探井 一方面可能是由于油井出砂引起 需要采取洗井和防砂处理后才能重新进行电潜泵试油 一方面可能是由于钻 完井的泥浆为冲洗干净 井液密度过大引起过载停机 这时 可采取洗井措施后就可解决 六 电潜泵井工况分析及故障处理 套管气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人口 套管环空内的气体进人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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 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 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 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 六 电潜泵井工况分析及故障处理 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 地面设备故障诊断与排除变压器在实际生产中 变压器可能出现以下故障 变压器油变坏变压器在长期的运行过程中 由于受到环境温度 气候条件和负载的影响 变压器油受到污染和氧化 并产 六 电潜泵井工况分析及故障处理 生有害的杂质和沉淀物 使得变压器油的绝缘性能变坏降低 有两种简易方法可以鉴别运行中变压器的油质好坏 一种是通过油位表的玻璃看窗观察变压器油的颜色 变压器油的正常颜色应该是浅红色的 透明度好 如果颜色变成深暗色 且浑浊 表明油质变坏 一种是闻油的气味来鉴别 方法是从变压器内取一小杯变压器油 好油的气味应该只有微弱的煤油味 无其它杂味 已变坏的油会有焦味或酸味 变压器空载投人运行时高压容丝烧断变压器在空载投入运行时高压容丝烧断 而检查变压器的各项参数均正常 可能是由于巧合 正赶上交流电压 六 电潜泵井工况分析及故障处理 的零值 变压器中铁心的磁通量最大 使得变压器的空载电流超过了额定电流 遇上这种情形 更换熔断丝即可 变压器渗油一种是绝缘套管渗油 一种是油箱渗油 导致套管渗油的原因可能是 套管顶端和导电杆露出部位的耐油橡胶腐蚀变质 密封性能遭到破坏 瓷套管底座的耐油胶垫出现裂伤 固定套管的压紧螺丝固定不平衡 套管受力不均引起出现缝隙 出现这种情况时应立即停机更换胶垫和固紧螺丝 如果油箱漏油 应立即进行堵漏处理 变压器输出电压不正常变压器的三相输出电压一相正常 其它两相比正常值 六 电潜泵井工况分析及故障处理 低了一半 而变压器的直流电阻和绝缘电阻正常 进一步检查可能发现高压熔断丝断了一相 在这种情况下 更换熔丝即可 变压器匝间短路匝间短路的主要症状表现为三相输出电压不平衡 对于Y 接线的三相变压器 如果三相负载平衡 线路又无故障 三相电压不平衡度超过2 时 可以认为是绕组匝间短路 停电检查时 直流电阻也出现较大的不平衡 引起绕组匝间短路的原因很多 主要原因是变压器长期过负荷运行产生高温使绝缘材料老化 在电磁力的交变作用下 线圈发生移位 圈匝间相互碰撞使绝缘层不断脱落 六 电潜泵井工况分析及故障处理 在开关合闸或受雷电侵人时 可在绕组间形成过电压 或者将空载变压器切除运行时 由于线圈的电感很大 产生了瞬间的过电压 都可以将绕组端部匝间绝缘击穿 造成短路故障 电压分接开关故障电潜泵变压器的电压分接开关装在输出的中压绕组上 分接开关出现故障时会出现两种症状 一种是一相的输出电压比其它两相低 用电桥测量直流电阻时 有较大的不平衡 这种故障是由于制造工艺缺陷引起的 使得分接开关的静触头与定位销孔的分度不均匀 销孔距离不等 定位销进人定位孔以后的活动范围很大 调整分接开关档位时销钉到位 六 电潜泵井工况分析及故障处理 但动触头却搭接在两个静触头上 致使绕阻间短路 另一种是输出电压缺相 测量直流电阻时一相没有 其原因可能是 分接开关的材质硬度不够 转动几次后接触面被损伤 动触头压簧弹力不足 定位出现偏差 动触头只能搭接在静触头的边缘 接触不良 当大电流通过时 产生高热损伤接点 产生虚接 时间一久就烧坏触点 造成星点开路 变压器接地线故障变压器接地线常会出现松动 强度不够受损坏 触点腐蚀接地电阻增大等现象 对人身和设备带来极大的危害 一般使用面积不小于25mm2以上的多股铝绞线 变压器星点接地电阻不大于4 重复接地电阻不得大于10 六 电潜泵井工况分析及故障处理 导电杆故障导电杆常出现松动现象 由于连接导线的压紧螺丝松动 电流通过连接点时产生高温 出现严重的氧化 加速了结合部位的接触不良 接触电阻增大 温度进一步升高形成恶性循环 最终导致螺母与丝扣滑扣 失去作用 处理不及时会导致导电杆的彻底损坏 应及时处理 实例分析欠载故障原因与分析欠载故障原因 地层供液不足 六 电潜泵井工况分析及故障处理 供液不足欠载电流卡片 某井在2006年9月10日投产时 所下电潜泵的泵排量为105m d 在此排量下日产液量最大70 65m 随着该井生产时间的增长 日产液量而逐步下降 特别在2006年2月15日下降至0 9m 电流下降到23A 平台将油嘴由8mm缩小到7 5mm后 电流仍下降 当降至欠载设定植22A时 欠载保护起跳停泵 从该井初期生产到欠载停泵的现象分析 我们怀疑泵的排量太大 产大于供 动液面下降到泵吸入口 不能满足泵抽 于是采取小排量的泵由原来排量105m d更换机组75m d的泵 启泵后 虽然泵效有所提高 但随着生产时间的增长 地层供液不足 导致电泵欠载停泵的问题再次发生 如A5井在2006年3月10日 日产液量又下降到0 9m 在此之后平台对该井采取定期向油套环形空间补液 来解决地层供液严重不足问题 从此A5井从未因此而停泵 六 电潜泵井工况分析及故障处理 由于套管气放的不及时 使套压逐渐上升导致动液面下降某井在正常生产的情况下日产液为40m 可2005年12月16日经单井计量测试分离器计量到日产气量3490m 日产液量6 89m 液气比为507 电流为23A导致欠载停泵 电流变化 电流无规则大幅度变化 较粗且有波动 判断方法 计量产气量大 套压高 原因 套管气体排放 定压放气阀故障 不及时 逐渐聚集 引起套压升高后降低了动液面 套管气进入泵体 六 电潜泵井工况分析及故障处理 套压高导致欠载电流卡片 过载故障原因与分析原油粘度大对于稠油油田 稠油电泵井在停机后再启动电流大 机组往往这个时候被烧毁 冬季更为突出 因为油井在停产后温度降低 原油冷凝 油变得更稠 流动性很差 流动阻力很大 泵提速效很慢 长时间处在高转差下运行 电流很高 发热厉害 特别是含砂井 油砂混凝 堵塞生产管柱 此外井产流体粘度大 造成泵叶轮与泵壳之间的旋转摩擦阻力大 使泵处于过载运行状态 如A29井支持生产原油温度在50 时粘度为1000MPa S以上当温度下降到34 时原油粘度为2000MPa S以上 停泵后启动非常困难 六 电潜泵井工况分析及故障处理 电泵出现砂卡某油田的油井采取适度防砂完井方式 部分油井为优质筛管防砂 部分油井出砂 砂在井筒聚集 稠油具有携砂能力 砂子一旦随油进入泵体 易造成油井过载故障 特别是油井关停后 大量砂子沉积在泵体 再启动困难 该油田的15井自2006年2月10日运行电流偏高 计量产液量无明显变化 井底流压有下降的现象