電潛泵采油簡介課堂課資課件

電潛泵采油技術(shù)簡介1精制知識(shí)目錄一、電潛泵采油概述二、電潛泵采油系統(tǒng)三、油井產(chǎn)能分析五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算2精制知識(shí)深井泵有桿泵無桿泵地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵電動(dòng)潛油離心泵水力活塞泵水力射流泵游梁式抽油機(jī)－深井泵鏈條式抽油機(jī)－深井泵一、電潛泵采油概述3精制知識(shí)

無桿泵采油也是一種機(jī)械采油方法，它與有桿泵采油的主要區(qū)別在于動(dòng)力傳遞方式不同。有桿泵采油是利用從地面下入井內(nèi)的抽油桿作為傳遞地面動(dòng)力的手段，帶動(dòng)井下抽油泵，將原油抽至地面。

電潛泵全稱電動(dòng)潛油離心泵，簡稱電泵，是將電動(dòng)機(jī)和泵一起下入油井內(nèi)液面以下進(jìn)行抽油的井下舉升設(shè)備。電潛泵是井下工作的多級(jí)離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。近些年來，國內(nèi)外電潛泵舉升技術(shù)發(fā)展很快，在油田生產(chǎn)中，特別是在高含水期，大部分原油是靠電潛泵生產(chǎn)出來的。電潛泵在非自噴高產(chǎn)井或高含水井的舉升技術(shù)中將起重要的作用。一、電潛泵采油概述4精制知識(shí)電潛泵較其它采油設(shè)備發(fā)展更快的主要原因在于：(1)電潛泵排量大，可提高單井產(chǎn)液量，從而能夠保持油井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；(2)采用電潛泵采油增大了生產(chǎn)壓差，可改善油層的出油情況，特別是對(duì)多油層的非均質(zhì)油田效果更佳；(3)電泵轉(zhuǎn)抽后，降低了油層壓力，從而降低注水壓力，減緩套管的損壞速度，并可降低相鄰水井中低滲透層的啟動(dòng)壓力，增大吸水量；一、電潛泵采油概述(4)地面占用面積小，能夠較好地運(yùn)用于斜井與水平井以及海上采油；電潛泵舉升方式的主要缺點(diǎn)：(1)下入深度受電機(jī)功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制；(2)比較昂貴，初期投資高；(3)作業(yè)費(fèi)用高和停產(chǎn)時(shí)間過長；(4)電機(jī)、電纜易出現(xiàn)故障；5精制知識(shí)目錄一、電潛泵采油概述二、電潛泵采油系統(tǒng)三、油井產(chǎn)能分析五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算6精制知識(shí)1、潛油電泵機(jī)組組成井下部分潛油電機(jī)、保護(hù)器、分離器和多級(jí)離心泵、潛油電纜

地面設(shè)備輔助設(shè)備

扶正器、測(cè)溫測(cè)壓裝置、單流閥、泄油閥、井口穿越器、接線盒潛油電泵供電流程

地面電源潛油電機(jī)控制屏變壓器潛油電纜潛油電泵抽油工作流程

分離器單流閥多級(jí)離心泵井口泄油閥地面出油干線變壓器電控柜接線盒井口動(dòng)力電纜井下安全閥電纜封隔器電纜穿透器生產(chǎn)油管潛油離心泵油氣分離器保護(hù)器潛油電機(jī)控制管線放氣閥卸油閥單流閥油層套管ABC引接電纜地面電纜二、電潛泵采油系統(tǒng)定頻驅(qū)動(dòng)：降壓變壓器、控制柜變頻驅(qū)動(dòng)：降壓變壓器、變頻器、升壓變壓器

7精制知識(shí)

潛油電機(jī)是潛油電泵的動(dòng)力機(jī)，它驅(qū)動(dòng)潛油泵抽汲地下的原油潛油電機(jī)主要是由細(xì)長的固定部分和旋轉(zhuǎn)部分組成的，整個(gè)外形像一個(gè)細(xì)長的鋼管。結(jié)構(gòu)組成:定子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、止推軸承、油循環(huán)系統(tǒng)、上下接頭二、電潛泵采油系統(tǒng)潛油電機(jī)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

外形與多級(jí)離心泵相似呈細(xì)長形；定子和轉(zhuǎn)子亦分?jǐn)?shù)節(jié)，每節(jié)定子都固定在電機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子靠鍵和定位卡簧固定在軸上；電機(jī)為懸掛式，上部有止推軸承，承受轉(zhuǎn)子重力和其它軸向力；電機(jī)內(nèi)充滿專用潤滑油，起潤滑、冷卻、增強(qiáng)電機(jī)絕緣性能和平衡電機(jī)內(nèi)外壓力的作用；8精制知識(shí)潛油電機(jī)的性能參數(shù)包括功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、頻率等，一般都在潛油電機(jī)的銘牌上給出。潛油電機(jī)的型號(hào)及參數(shù)二、電潛泵采油系統(tǒng)9精制知識(shí)

保護(hù)器是潛油電泵的重要組成部分之一。

保護(hù)器的作用：

1)密封電機(jī)的動(dòng)力端，防止井液進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部造成繞組短路，并保持電機(jī)內(nèi)的壓力和井內(nèi)的壓力系統(tǒng)相連通；

2)在運(yùn)行過程中，對(duì)電機(jī)內(nèi)潤滑油的膨脹和收縮有容納和補(bǔ)償作用;3)承受來自多級(jí)離心泵的軸向力；

4)連接電機(jī)和泵（分離器），為泵傳遞動(dòng)力。目前，國內(nèi)外在潛油電泵機(jī)組中所使用的保護(hù)器種類很多，但從其原理來看，使用比較普遍的有兩種，即沉淀式和膠囊式保護(hù)器。保護(hù)器二、電潛泵采油系統(tǒng)10精制知識(shí)保護(hù)器的型號(hào)二、電潛泵采油系統(tǒng)11精制知識(shí)

油氣分離器是潛油電泵機(jī)組的一種備選部件。如果油井含有游離氣體，則需要選用油氣分離器，以消除氣體對(duì)潛油泵工作特性的影響。否則，就要選用吸入口，吸入口可單獨(dú)使用，也可和潛油泵加工制做在一起。油氣分離器作用作為井液進(jìn)入潛油泵的吸入口；當(dāng)混氣液體進(jìn)入離心泵之前，先通過分離器進(jìn)行氣、液兩相分離。被分離出的氣體進(jìn)入油、套管環(huán)形空間，液體則進(jìn)入潛油泵內(nèi)，這樣就可以避免氣體對(duì)泵產(chǎn)生氣蝕，減少氣體對(duì)潛油泵工作性能的影響，從而提高泵效及延長泵的使用壽命，使?jié)撚碗姳脵C(jī)組能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。二、電潛泵采油系統(tǒng)12精制知識(shí)

按其結(jié)構(gòu)及氣體從混合液分離的方式不同，把分離器分為三種類型:沉降式(重力式)氣液分離器、旋轉(zhuǎn)式（離心式）氣液分離器和渦流式氣液分離器。分離器種類沉降式分離器離心式旋轉(zhuǎn)分離器渦輪式旋轉(zhuǎn)分離器二、電潛泵采油系統(tǒng)13精制知識(shí)旋轉(zhuǎn)式分離器結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式分離器主要是由誘導(dǎo)輪、葉輪、導(dǎo)輪、分離腔、分流殼、軸及上、下接頭等部件所組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。二、電潛泵采油系統(tǒng)

首先誘導(dǎo)葉輪將油氣引入低壓吸入葉輪區(qū)，然后，低壓吸入葉輪使油氣混合液獲得穩(wěn)定的壓頭。葉輪的高速旋轉(zhuǎn)使混合液的流向經(jīng)過導(dǎo)向輪后，由徑向流變?yōu)檩S向流進(jìn)入分離腔?；旌弦涸诟咚傩D(zhuǎn)分離腔內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于離心力原理，比重大的液體甩向外圍，比重輕的氣體則聚集于軸心附近。被甩向外圍的液體，經(jīng)分流殼進(jìn)入泵的第一級(jí)；氣體則經(jīng)過分流殼的分叉流道、再經(jīng)過上接頭放氣孔進(jìn)入油套環(huán)空。旋轉(zhuǎn)式分離器工作原理14精制知識(shí)潛油電泵的主要結(jié)構(gòu)●

潛油泵是由多個(gè)單級(jí)離心泵串聯(lián)而成。每一級(jí)由一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪和一個(gè)固定的導(dǎo)輪（殼）組成；葉輪內(nèi)的油液隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)壓能的轉(zhuǎn)換。導(dǎo)輪的主要作用是在轉(zhuǎn)換液體壓能的同時(shí)，把部分高速動(dòng)能變成低速能量；●泵的葉輪分“浮式”葉輪和“固定”式兩種。浮式葉輪多用于中小排量泵；固定式葉輪一般用于大排量泵；

二、電潛泵采油系統(tǒng)15精制知識(shí)潛油電泵的工作原理

潛油電泵是在井下工作的多級(jí)離心泵，它的工作原理與地面離心泵相同。當(dāng)充滿在葉輪流道內(nèi)的液體在離心力的作用下，從葉輪中心沿葉片間的流道甩向葉輪四周時(shí)，液體受葉片的作用，使壓力和速度同時(shí)增加，并經(jīng)導(dǎo)輪的流道被引向次一級(jí)葉輪。這樣，逐級(jí)流過所有的葉輪和導(dǎo)輪，進(jìn)一步使液體的壓能增加，逐級(jí)疊加后就獲得一定的揚(yáng)程，從而將井液舉升到地面。二、電潛泵采油系統(tǒng)16精制知識(shí)潛油電泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

潛油離心泵和普通的地面離心泵相比，在結(jié)構(gòu)上有如下特點(diǎn)：

1.直徑小、級(jí)數(shù)多、長度大目前潛油泵的葉輪級(jí)數(shù)一般為150~450級(jí)，這種特殊性質(zhì)決定了潛油泵泵的外形尺寸又細(xì)又長。一般由幾百級(jí)葉輪組成的一臺(tái)泵，其總長度一般為：4~35m，導(dǎo)致泵軸和泵殼體在制造、加工上都有很大的困難，也不便于組裝、運(yùn)輸及施工。所以潛油泵一般采用分節(jié)裝配，每節(jié)長1~7m，每臺(tái)泵由1~5節(jié)組成。二、電潛泵采油系統(tǒng)2.軸向卸載、徑向扶正為了消除軸向力，采用了軸向卸載機(jī)構(gòu)。各級(jí)葉輪上均裝有止推墊片，承受泵的軸向力。當(dāng)泵工作時(shí)，葉輪止推墊片壓在導(dǎo)輪上，這樣軸向力就可通過導(dǎo)輪逐級(jí)傳遞到泵殼上去，而導(dǎo)輪止口與葉輪裙部相摩擦，則起到多級(jí)扶正的作用，保證了軸不彎曲運(yùn)行。

3.泵吸入口裝有特殊裝置，如油氣、油砂分離器潛油電泵在工作時(shí)，輸送的是多相流體介質(zhì)，即液相(油和水)、氣相(自由氣體)和固相(砂、蠟、鹽和其他機(jī)械雜質(zhì)，各相對(duì)泵的工作特性都有獨(dú)特的影響，尤其是氣體和砂的影響最為嚴(yán)重。所以，在使用潛油電泵時(shí)，必須根據(jù)油井實(shí)際情況，在泵吸入口安裝氣體處理裝置和防砂裝置，以減少氣體和砂子進(jìn)入潛油泵。4.泵出口處上部裝有單流閥和泄油閥

17精制知識(shí)潛油電泵的型號(hào)：

二、電潛泵采油系統(tǒng)18精制知識(shí)

潛油泵的性能參數(shù)：包括排量、壓頭（揚(yáng)程）、軸功率、效率、轉(zhuǎn)速等，一般都在潛油泵的銘牌上給出。

排量：潛油泵的排量有體積排量和質(zhì)量排量之分。體積排量是潛油泵在單位時(shí)間內(nèi)所抽送流體的體積，既是從潛油泵壓出口截面所排出的液體體積。質(zhì)量排量則是潛油泵在單位時(shí)間內(nèi)所抽送的液體質(zhì)量。通常所說的排量都是體積排量，只有在計(jì)算潛油泵的輸出功率時(shí)才用質(zhì)量排量。離心泵的排量取決于：轉(zhuǎn)速、葉輪尺寸、出口壓力和液體性質(zhì)，與泵的級(jí)數(shù)無關(guān)；揚(yáng)程：是指單位重力的液體流過潛油泵后其能量的增值，即是潛油泵壓出口處單位重力液體的機(jī)械能減去吸入口處單位重力液體的機(jī)械能。取決于：葉輪的圓周速度（H＝u2/g）和泵的級(jí)數(shù)，與所泵送的液體的比重?zé)o關(guān);二、電潛泵采油系統(tǒng)19精制知識(shí)潛油泵的性能參數(shù)：轉(zhuǎn)速：單位時(shí)間內(nèi)潛油泵內(nèi)葉輪的回轉(zhuǎn)數(shù)，用n表示，單位：r/min。

功率：指潛油泵的輸入功率，即潛油電機(jī)傳遞給潛油泵軸的功率，用P表示,單位為：kW。潛油泵的輸出功率是指液體流過潛油泵時(shí)由潛油泵傳給液體的有效功率，也就是質(zhì)量排量與單位質(zhì)量液體流過潛油泵時(shí)能量的增值g*H的乘積，輸出功率用Pu表示，單位:Kw。效率：潛油泵的輸入功率與輸出功率是不相等的，在潛油泵內(nèi)有功率損失，功率損失的大小以效率來衡量。潛油泵的效率是輸出功率與輸入功率之比。

二、電潛泵采油系統(tǒng)20精制知識(shí)

潛油電泵的工作特性曲線二、電潛泵采油系統(tǒng)

潛油電泵的工作特性曲線是指泵的揚(yáng)程、功率和效率同排量之間的關(guān)系曲線，它是選泵設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

一般的特性曲線是在固定的轉(zhuǎn)速(電機(jī)頻率60Hz，轉(zhuǎn)速為3500rpm)下，在相對(duì)密度為1、粘度為1mPa.s的清水中測(cè)試的泵的工作特性。21精制知識(shí)潛油電泵的工作特性曲線二、電潛泵采油系統(tǒng)22精制知識(shí)轉(zhuǎn)速影響遵循仿射定律：影響泵特性曲線的因素——轉(zhuǎn)速二、電潛泵采油系統(tǒng)23精制知識(shí)影響泵特性曲線的因素——粘度二、電潛泵采油系統(tǒng)

液體粘度大使得泵的舉升功率增加；

同時(shí)泵的揚(yáng)程、排量和效率也有所下降。影響泵特性曲線的因素——溫度

流體溫度對(duì)電機(jī)和電纜的絕緣程度有較大的影響；

流體溫度高需要選擇耐溫等級(jí)高的電機(jī)和電纜，增加采油成本。當(dāng)溫度比電機(jī)的額定溫度每高出10℃，電機(jī)的使用壽命就將縮短一半；當(dāng)溫度比電纜的極限使用溫度每高出8.4℃時(shí)，電纜的壽命也將降低一半。24精制知識(shí)

氣體進(jìn)泵會(huì)占據(jù)一定的泵容，必然使液體進(jìn)泵量減少泵內(nèi)流體密度與單相液體不同，對(duì)泵的功率會(huì)產(chǎn)生影響

氣體對(duì)泵內(nèi)各種能量損失產(chǎn)生影響，使泵的特性偏離單相液體的特性氣體對(duì)泵特性的影響主要有以下幾方面：影響泵特性曲線的因素——?dú)怏w低壓實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)泵吸入口氣液比小于0.07時(shí)，泵的壓頭～排量曲線與單相液體接近，當(dāng)泵吸入口氣液比大于0.07時(shí)，泵的特性偏離單相液體的特性。目前普遍把泵吸入口氣液比為0.1作為界線。

二、電潛泵采油系統(tǒng)

游離氣體過多時(shí)，葉輪流道的大部分空間被氣體占據(jù)，將會(huì)使離心泵停止排液。25精制知識(shí)

泵內(nèi)任何一點(diǎn)流體壓力<工作溫度下流體飽和蒸汽壓時(shí)，產(chǎn)生小氣泡，氣泡流入高壓區(qū)會(huì)冷凝和破碎，這時(shí)產(chǎn)生的壓力很大，使泵易受到?jīng)_擊和腐蝕，這種現(xiàn)象和水擊相似，稱作氣蝕。氣蝕使泵的工作特性變差，排量和效率下降。防止氣蝕和氣鎖：泵的吸入壓力足夠高二、電潛泵采油系統(tǒng)影響泵特性曲線的因素——?dú)馕g26精制知識(shí)影響泵特性曲線的因素——砂、蠟等

要求含砂小于0.05%，含砂后，泵葉輪磨損，排量下降。

蠟沉積堵塞葉導(dǎo)輪流道，井液阻力增加。

電機(jī)負(fù)荷增加，嚴(yán)重時(shí)過載停機(jī)。泵排量下降。二、電潛泵采油系統(tǒng)27精制知識(shí)二、電潛泵采油系統(tǒng)

潛油電纜作為潛油電泵機(jī)組輸送電能的通道部分，長期工作在高溫、高壓和具有腐蝕性流體的環(huán)境中。潛油電纜包括動(dòng)力電纜和潛油電機(jī)引接電纜。動(dòng)力電纜分為圓電纜和扁電纜，電機(jī)引接電纜只有扁電纜一種。潛油電纜潛油電機(jī)引接電纜的外形結(jié)構(gòu)和各部分的作用都與動(dòng)力電纜是很相似，但由于工作的環(huán)境空間小于動(dòng)力電纜工作的環(huán)境空間，其外形尺寸要比動(dòng)力電纜小一些。同時(shí)，由于其外形尺寸較小，工作環(huán)境溫度較高，所以，其絕緣強(qiáng)度要求比動(dòng)力電纜更高。為了提高強(qiáng)度，有些引接電纜在結(jié)構(gòu)上采用鉛護(hù)套。電纜作用：向井下電機(jī)供電28精制知識(shí)二、電潛泵采油系統(tǒng)潛油電纜和普通動(dòng)力電纜相比具有以下特點(diǎn):1)要求耐高溫、油、氣和水，有適應(yīng)井下工作狀況的特性。2)外形結(jié)構(gòu)尺寸要符合環(huán)形空間的要求。3)為滿足油井對(duì)機(jī)組尺寸的要求，潛油電纜一般采用圓形或扁形(小扁)，扁形和扁形(小扁)連接在一起的復(fù)合結(jié)構(gòu)。4）要適應(yīng)井下工作溫度50~150℃,并要求在-30℃環(huán)境下，進(jìn)行起下泵作業(yè)時(shí)，潛油電纜護(hù)套層不破裂。電纜頭是電機(jī)引接電纜與潛油電機(jī)相連接的一種特殊密封接頭，是潛油電纜的重要組成部分。它主要由上下殼體(銅或鋼)、上、下絕緣壓墊、與電機(jī)插座相插配的三相插頭、縱向密封膠墊及尾部澆注密封端等組成。潛油電纜29精制知識(shí)二、電潛泵采油系統(tǒng)變壓器

變壓器是一種靜止電氣設(shè)備，利用電磁感應(yīng)作用把一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)變成同頻率的另一種電壓的交流電能。在潛油電泵油井中的作用是為潛油電機(jī)提供工作電壓(數(shù)百伏至數(shù)千伏的電源)。控制柜

潛油電泵的啟動(dòng)和停機(jī)以及運(yùn)行中的一系列控制，需要專門的控制設(shè)備來完成，潛油電泵控制柜分為手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式?？刂乒窬哂卸搪繁Ｗo(hù)、單相保護(hù)、三相過載保護(hù)和欠載停機(jī)、延時(shí)自啟動(dòng)等功能，并且通過儀表隨時(shí)測(cè)量電機(jī)運(yùn)行電壓、電流參數(shù)并自動(dòng)記錄電機(jī)運(yùn)行電流，從而使電泵管理人員及時(shí)掌握和判斷潛油電機(jī)的運(yùn)行狀況。30精制知識(shí)二、電潛泵采油系統(tǒng)潛油電泵的附屬設(shè)備

在潛油電泵使用過程中，除了所必須具有的三部分七大部件之外，還要使用一些如測(cè)溫測(cè)壓裝置、單流閥、泄油閥及接線盒等附屬配套設(shè)備，這樣才能保證潛油電泵的正常使用。測(cè)溫測(cè)壓裝置：測(cè)量井下壓力和溫度接線盒：作用主要有兩個(gè):1)連接控制柜至井口電纜，便于在接線盒處檢查井下機(jī)組的對(duì)地絕緣電阻和三相直流電阻。

2)使用接線盒后，可排除由潛油電纜芯線內(nèi)上升至井口的天然氣，起到放空的作用，以防止天然氣直接進(jìn)入控制柜后，使控制柜出現(xiàn)電火花而引起爆炸。所以，在潛油電泵系統(tǒng)中必須使用接線盒。31精制知識(shí)二、電潛泵采油系統(tǒng)潛油電泵的附屬設(shè)備單流閥：單流閥的作用：

1）防止停泵時(shí)油管內(nèi)的贓物下沉而卡泵；

2）防止泵反轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電流可能燒壞電機(jī)和電纜、損壞傳動(dòng)軸）；

3）若管柱上沒有單流閥，當(dāng)電機(jī)還在反轉(zhuǎn)時(shí)，若有人重新啟動(dòng)電機(jī)，這時(shí)機(jī)組很可能會(huì)損壞；泄油閥：以防止起泵時(shí)油管柱中的井液在卸油管時(shí)流到地面上。使機(jī)組處于井筒中間，以便電機(jī)很好冷卻，防止電纜與套管內(nèi)壁摩擦損壞扶正器:32精制知識(shí)變壓器電控柜接線盒井口動(dòng)力電纜井下安全閥電纜封隔器電纜穿透器生產(chǎn)油管潛油離心泵油氣分離器保護(hù)器潛油電機(jī)控制管線放氣閥卸油閥單流閥油層套管ABC引接電纜地面電纜以電能為動(dòng)力源，電網(wǎng)電壓首先經(jīng)過變壓器改變電壓后輸入到控制柜，通過潛油電纜將電能傳給潛油電機(jī)，潛油電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)潛油泵高速旋轉(zhuǎn)，潛油泵中的每級(jí)葉輪、導(dǎo)殼均使井液壓力逐步提高，在潛油泵出口處達(dá)到潛油電泵機(jī)組要求的舉升揚(yáng)程，所提升的井液通過油管被舉升至地面，再通過地面管線傳輸至地面集輸系統(tǒng)。2、潛油電泵機(jī)組的工作原理二、電潛泵采油系統(tǒng)33精制知識(shí)3、潛油電泵機(jī)組的特點(diǎn)

1)排量范圍大

2)揚(yáng)程高

3)可以根據(jù)產(chǎn)液變化要求進(jìn)行變頻調(diào)速

4)地面設(shè)備占用面積和空間小，適用于海上平臺(tái)

5)使用壽命長

6)便于管理

7)可適用于斜井與水平井二、電潛泵采油系統(tǒng)34精制知識(shí)目錄一、電潛泵采油概述二、電潛泵采油系統(tǒng)三、油井產(chǎn)能分析五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算35精制知識(shí)三、油井產(chǎn)能分析油井產(chǎn)能計(jì)算方法：（1）PI法即生產(chǎn)指數(shù)法（流壓高于飽和壓力）（2）IPR法(流壓低于飽和壓力)

36精制知識(shí)（1）PI法（即產(chǎn)液指數(shù)法；適用于流壓高于飽和壓力）

當(dāng)流壓高于飽和壓力時(shí)，液流近似單相流，其特性曲線是一條斜率為“J”的直線。

式中：q-------油井日產(chǎn)量，m3/d（已知）；

Pws------油層靜壓，MPa（已知）；

pwf-----在產(chǎn)量為q時(shí)的流壓，MPa（已知）；

J-------產(chǎn)液指數(shù)，m3/d/MPa

根據(jù)已知的油井生產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)(q、Pws、Pwf），即可計(jì)算出斜率“J”。毫無疑問，當(dāng)流壓Pwf＝0時(shí)，產(chǎn)液量q為最大值.qPws－PwfJ＝三、油井產(chǎn)能分析37精制知識(shí)（1）PI法（即產(chǎn)液指數(shù)法；適用于流壓高于飽和壓力）計(jì)算出qmax后，用斜率“J”即可畫出一條直線。在“PI”曲線以內(nèi)每一個(gè)流壓值（Pwf）都對(duì)應(yīng)于一個(gè)相應(yīng)的產(chǎn)量值（q）。根據(jù)“PI”曲線，有關(guān)工程師可以選擇合適的生產(chǎn)制度、選擇合適排量的電潛泵機(jī)組。

三、油井產(chǎn)能分析38精制知識(shí)

（2）IPR法（即沃格法；適用于流壓低于飽和壓力）

基本方程：qqmax＝1－0.2PwfPws－0.8PwfPws2式中:q-------

測(cè)試時(shí)的日產(chǎn)量，m3/d；（已知）

Pws------油層靜壓，MPa；（已知）

Pwf------在q產(chǎn)量下時(shí)的井底流壓，MPa；（已知）

qmax-------油井最大日產(chǎn)量，m3/d；（未知）三、油井產(chǎn)能分析39精制知識(shí)目錄一、電潛泵采油概述二、電潛泵采油系統(tǒng)三、油井產(chǎn)能分析五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算40精制知識(shí)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算

由于電潛泵的存在，井筒內(nèi)的壓力、溫度不再呈連續(xù)分布，而是在電潛泵位置處存在跳躍。為電潛泵所提供的提升液體所需的壓力，為井下電泵機(jī)組的由于電機(jī)和電纜發(fā)熱引起的溫升，所以電潛泵不但是提供生產(chǎn)所需動(dòng)力的動(dòng)力源，而且還是一個(gè)固定熱源。其中，泵掛深度以上為油管流動(dòng)，泵掛深度以下為套管流動(dòng)，二者的差異在于流通截面不同，同時(shí)壓力、溫度也不同。

因此，建立井筒內(nèi)不同井段的壓力和溫度分布模型，是電潛泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。41精制知識(shí)（一）壓降預(yù)測(cè)模型四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算

多相管流壓力計(jì)算公式很多，如Hagedorn-Brown法、Beggs-Brill法、Orkiszewski法、Aziz法、Duns-Ros法和Cornish法、Hasan-Kabir法等，這些方法各具有一定的適用條件，如Hagedorn-Brown法適用于低氣液比的高產(chǎn)排液井，Orkiszewski法適用于高氣油比的中低產(chǎn)井，Beggs-Brill法可用于計(jì)算垂直、水平及任何傾斜角度的多相流。

42精制知識(shí)（一）壓降預(yù)測(cè)模型四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算Beggs-Brill方法可用于計(jì)算垂直、水平及任何傾斜角度的多相流。壓降梯度方程為:

43精制知識(shí)陸地井筒溫度場(chǎng)分析（二）電潛泵井筒溫度場(chǎng)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算油層至電機(jī)底部深度段(AB段)電機(jī)底部至泵吸入口深度段(BC段)電潛泵吸入口至排出口段(CD段)泵排出口至動(dòng)液面深度段(DE段)動(dòng)液面至井口段(EF段)電潛泵井的井筒溫度分布與自噴井類似，但井下電泵機(jī)組與潛油電纜的發(fā)熱使得井筒內(nèi)的流體獲得額外的熱量44精制知識(shí)海上井筒溫度場(chǎng)分析（二）電潛泵井筒溫度場(chǎng)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算

與陸地電潛泵井相比，海上電潛泵井要經(jīng)過海水段和海平面以上的空氣段，其井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與陸地電潛泵井不同，導(dǎo)致井筒總傳熱系數(shù)不同

在海底之上至平臺(tái)井口可分為兩部分，一部分是海底至海面深度段，一部分是海面至平臺(tái)井口位置，在這兩段，套管外還有隔水管，隔水管與套管的環(huán)形空間為水泥層。隔水管的外壁直接與海水和空氣接觸。45精制知識(shí)目錄一、電潛泵采油概述二、電潛泵采油系統(tǒng)三、油井產(chǎn)能分析五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)四、井筒流體壓力、溫度計(jì)算46精制知識(shí)

從系統(tǒng)工程學(xué)的角度來看，油井應(yīng)用潛油電泵抽油的過程可以作為一個(gè)系統(tǒng)來考慮，在這個(gè)系統(tǒng)中，油井和潛油電泵機(jī)組分別是該系統(tǒng)的兩個(gè)子系統(tǒng)。所以，在潛油電泵的應(yīng)用中，油井和潛油電泵機(jī)組這兩個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，即油井的生產(chǎn)能力與潛油電泵的排量及揚(yáng)程是否匹配，將直接影響潛油電泵的應(yīng)用效果。潛油電泵機(jī)組的選擇與其他機(jī)械采油方法一樣，沒有一成不變的科學(xué)公式可循，其計(jì)算過程也并不復(fù)雜。但是，必須系統(tǒng)地考慮所有的因素，最重要的是必須能夠滿足油井產(chǎn)能的要求，最大限度地發(fā)揮油井的潛能。由于泵和電機(jī)的特性受到油井中所舉升的混合流體性質(zhì)的影響。所以，在進(jìn)行選泵設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到所舉升流體的密度、粘度、含氣量、含水量及井底溫度等諸因素。五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)47精制知識(shí)

計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，流入動(dòng)態(tài)關(guān)系(IPR)曲線采用了油、氣、水三相流動(dòng)時(shí)的廣義IPR曲線方法，垂直管流的壓降計(jì)算采用合適的方法，把獲得規(guī)定泵口壓力下的最高產(chǎn)量和最低能耗為設(shè)計(jì)目標(biāo)，并獲得電泵機(jī)組工作參數(shù)(泵型、泵深、級(jí)數(shù)等)和工況指標(biāo)(油壓、功率、效率、噸油耗電量等)等參數(shù)。五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)48精制知識(shí)

在滿足由油井供液能力所確定的產(chǎn)量的前提下確定下泵深度、選擇泵型和計(jì)算工作參數(shù)，使產(chǎn)液最高和能耗最小，并滿足以下條件：(1)泵的實(shí)際排量應(yīng)滿足要求的油井設(shè)計(jì)產(chǎn)量，在所選泵的推薦范圍內(nèi)工作；(2)下泵深度不大于油層中部深度H，即HP<H；(3)泵的最大外徑小于套管內(nèi)徑，DP<=DC＋δ（δ表示泵與套管的允許間隙值）；(4)進(jìn)泵氣液比RPI＜10％。（一）設(shè)計(jì)任務(wù)五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)49精制知識(shí)

通常，由于地面出油管線的壓力降變化范圍不大，可將井口壓力作為常數(shù)。這樣，設(shè)計(jì)的油井生產(chǎn)系統(tǒng)范圍只從井口到油層，在油層、井底、泵的入口處分別設(shè)置四個(gè)節(jié)點(diǎn)，并把泵看作功能節(jié)點(diǎn)，以泵兩端的壓差作為求解節(jié)點(diǎn)。求解時(shí)分別以井口壓力和油藏壓力為起點(diǎn)計(jì)算泵的排出壓力和入口壓力，根據(jù)產(chǎn)量按選定泵型后，根據(jù)該泵的特性曲線和設(shè)計(jì)排量求出單級(jí)泵的平均揚(yáng)程、功率和效率。利用泵兩端的壓差和泵的單級(jí)揚(yáng)程可計(jì)算出泵的級(jí)數(shù)、泵排量、泵效率和功率等。五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)50精制知識(shí)（二）所需數(shù)據(jù)資料油井原始資料：1)油井套管尺寸及規(guī)格;2)油管尺寸及其連接螺紋規(guī)格;3)油層中部深度及射孔井段;4)井底溫度;5)飽和壓力及原始?xì)庥捅?6)是否為斜井，造斜點(diǎn)深度及狗腿度。原油物性資料：1)原油相對(duì)密度;2)天然氣相對(duì)密度:3)原油粘度;4)等腐蝕物含量;5)含砂量。五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)51精制知識(shí)（二）所需數(shù)據(jù)資料油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)：1)油管壓力及套管壓力;2)油井產(chǎn)液量及含水率;3)產(chǎn)液指數(shù)及產(chǎn)油指數(shù);4)地層壓力及井底流動(dòng)壓力;5)生產(chǎn)氣油比及總產(chǎn)氣量。其他資料:1)

套管損壞情況及部位;

2)

井場(chǎng)供電網(wǎng)絡(luò)電壓及頻率。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù):1)

設(shè)計(jì)泵掛深度;

2)

設(shè)計(jì)產(chǎn)量;

五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)52精制知識(shí)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要步驟如下：

1、已知設(shè)計(jì)產(chǎn)液量的條件下，根據(jù)油層的流入動(dòng)態(tài)（IPR曲線）確定井底流壓Pwf并計(jì)算其壓力布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比率確定下泵深度。

2、以井口壓力為起點(diǎn)，向下計(jì)算井筒壓力布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力。

3、泵出口壓力與泵入口壓力之差即為泵的有效總揚(yáng)程。（三）潛油電泵井優(yōu)化設(shè)計(jì)五、電潛泵采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)53精制知識(shí)4、氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減少，每一級(jí)導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將有效總揚(yáng)程分段，假設(shè)分為n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計(jì)算排量、揚(yáng)程和功率（i=1,2,3,…n）：

式中：H、Q、η和N—第i計(jì)算段的單級(jí)揚(yáng)程、排量、效率和功率；H(i)、Q(i)、η(i)、和N(i)－第i計(jì)算段進(jìn)行粘度和含氣校正的單級(jí)揚(yáng)程、排量、效率和功率；KHμ、KH