电泵井生产管理与维护手册--李霖

1、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.、八、一前言电潜泵采油是 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

2、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

3、，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ATy -_*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

4、.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

5、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119 00119 15

6、，北纬38 1038 20。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5,649 >104m3,含油面积25.9km2; BZ25-1南油田基本探明石油地质储量 15,303 >04m3,含油面积58.1km2,基本探明天然气地质储量 5.7 108m3,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

7、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。BZ19-4 WHPABZ19-4 WHPB/BZ25-1 WHPABZ25-1 WHPFBZ25-1 WHPB

8、BZ25-1 WHPEBZ25-1 WHPDBZ25-1 WHPCSPMFPSOBZ25-1与BZ19-4平台位置图截止目前，BZ25 1/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。表类别井数日产液(m3/d)日产油(m3/d)日产气(m3/d)

9、日注水(m3/d)气液比33(m / m )注采比33(m / m )自喷井1248648078562一一一电泵井1057604414055215一一一合计11780904620133777550016.51 : 1.47BZ25 1/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

10、，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 示。3-1所0电控柜变压器井口控制管线放气阀电缆封隔器卸油阀电缆穿透器单流阀生产油管多级离心泵泵套管油气分离器保护器潜油电机油层动力电缆 井下安全阀图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（PSI/PHD）、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

11、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

12、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

13、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

14、PSI（pressure sen si ng in strume nt,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90C、120C、150C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

15、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

16、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。“ 丫型管柱井不采用。(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

17、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(35KV 6300V)、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

18、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17005130r/min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 0.36 3.24倍； 可以在 8 10Hz 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

19、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OHz、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5

20、0Hz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，

21、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。额定电压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

22、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。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:电泵井普通管柱控制管线放气阀生产油管动力电缆 安全阀电缆穿透器 电缆封隔器卸油阀单流阀电潜泵总成套管III电泵井"Y"管柱控制管线放气阀生产油管动力电缆生产油管动力电缆井下安全阀井下安全阀电缆穿透器 电缆封隔器电缆穿透器电缆封隔器9-5/8套管"Y"接头"Y"接头堵塞器座电潜泵总成带孔管 定位密封 生产滑套 防砂管 分层

23、密封 座落接头NO-GO带孔管定位密封生产滑套防砂管分层密封座落接头NO-GO7套管导向器7套管导向器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：至安全阀控制盘妇阀安全J放气阀V环空内的天然邑c待定压力屈於空生产油管电缆封隔器动力电缆jq电缆穿透器邦油阀合闸手衲泵奪善一唱机保护辭一电机油气分离器

24、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，

25、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

26、，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PR -Pwf。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

27、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

28、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

29、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)

30、 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

31、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：Pwf = （H油层一 H泵挂-H沉）混-P套或者Pwf =（H油层一H动）： 混 P套混=fw 亠（-fw） o油井产能预测：a）当井底流压大于饱和压力时，即Pwf A PbPI -Pr - Pwfb）当井底流压小于饱和压力时，即Pwf V PbQQ maxPwfPwf 2 I式中:PwfH油层H泵挂H沉-混一fw井底流压，油层中部深度，m; 泵挂深度，m;电泵沉没度，m; 产出液相对密度； 油井含水率，%;MPa;o原油相对密度；p套 套管压力

32、，MPa;p油井口油压，MPa;PI 油井产液指数， m3/(d.MPa);PR油层静压，MPa;3m Id;Q油井日产液量，m3/d。Qm a x- 井底流压为零时油井最大产液量，静液面深度图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：日总=H泵挂 H油 H摩H沉H套混=fw (1 - fw) 0100 P 油100 P套式中：H总油井总动压

33、头， m；H油 油压折算压头，m；H摩 油管摩阻折算压头，m；H套 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：N泵入（KW）,3 V I cos"'：&quo

34、t;电机效率1000N泵出(KW)Q H总 混8816N泵出实际效率 =N泵入式中：N泵入泵的输入功率（即电机的输出功率）KW ；N泵出泵的输出功率，KW ；V 电机的工作电压，V ;I 电机的工作电流，A ；cos '电机功率因素；产出液相对密度;H总油井总动压头， m ；3Q 油井日产液量， m3/d。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：Q%n、H%n2、Pg n3 （ 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： 23Q%

35、f、 H%f2、 P%f3。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

36、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，

37、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

38、 处损坏，表现为直阻不超过 1 Q, 种是远离井口，直阻为 23Q （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

39、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

40、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

41、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

42、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

43、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。&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

44、烧断或过载继电器断开原因排除方法启井时发生，一般是下井 过程中电缆或电机损坏切断电源，检查电缆和电机三相直阻是否 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

45、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。比高。电机轴、泵轴断1、检查直阻及绝 缘正常；2、.运 行比空载电流 低；3、正挤管柱 不漏失。采用质量好的电泵机组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

46、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 卡片上电流逐渐采用质量好的电泵机组升高；3、停机冷 却一段时间后又 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

47、 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、提高对应水井注可能套压过高。水量。泵排量过大1、调小油

48、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

49、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电流不稳1、运行电流出现周期 性波动或线条太粗；2、电气性能良好；3、.套压

50、可能偏高；4、.泵1、放套管气降低套压；2、 加深泵挂；3、.安装多级分离 器挂太浅；5、油井气液 比高。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。油井岀砂或 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

51、、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，

52、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

53、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

54、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