1、 23电潜泵采油技术概述电潜泵采油技术概述电潜泵采油电潜泵采油为适应经济有效地开采地下石油为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。它具有排量扬程范围工采油方式。它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著寿命长、管理方便、经济效益显著的特点。的特点。4潜油电泵工作原理潜油电泵工作原理潜油电泵采油原理是潜油电泵潜油电泵采油原理是潜油电泵机组下入油井内一定深度，在一机组下入油井内一定深度，在一定的沉没压力下，电动机带
2、动离定的沉没压力下，电动机带动离心泵高速旋转；与此同时，井内心泵高速旋转；与此同时，井内油流经过分离器分离出部分游离油流经过分离器分离出部分游离的气体后，进入多级离心泵，油的气体后，进入多级离心泵，油流在多级离心泵多级增压形成足流在多级离心泵多级增压形成足够的压头，并被举升至地面。够的压头，并被举升至地面。5潜油电泵的结构组成潜油电泵的结构组成潜油电泵系统由三部分组成：潜油潜油电泵系统由三部分组成：潜油电泵机组、地面电气设备和动力电缆。电泵机组、地面电气设备和动力电缆。人们习惯上所说的潜油电泵其实是指潜人们习惯上所说的潜油电泵其实是指潜油电泵系统的核心部分，即井下潜油电油电泵系统的核心部分，即
3、井下潜油电泵机组。泵机组。潜油电泵的全称为沉没式潜潜油电泵的全称为沉没式潜油电动离心泵，简称潜油电泵或电潜泵油电动离心泵，简称潜油电泵或电潜泵，英语中简称，英语中简称 ESPESP（即（即 ELECTRICAL ELECTRICAL SUBMERSIBLE PUMPSUBMERSIBLE PUMP的缩写），它是一种的缩写），它是一种无杆式抽油泵，主要由电动机、保护器无杆式抽油泵，主要由电动机、保护器、分离器和离心泵四个部件组成。、分离器和离心泵四个部件组成。6电潜泵井下装置示意图电潜泵井下装置示意图表述电潜泵性能的主要参数有：额表述电潜泵性能的主要参数有：额定排量定排量Q、额定扬程（压头）、额
4、定扬程（压头）H、额定、额定轴功率轴功率P、额定效率、额定转速、额定效率、额定转速n等参等参数。数。电潜泵的额定排量和效率取决于泵电潜泵的额定排量和效率取决于泵型，额定扬程决定于泵型和级数，额定型，额定扬程决定于泵型和级数，额定轴功率由额定排量和扬程确定，额定转轴功率由额定排量和扬程确定，额定转速取决于电机结构。速取决于电机结构。7潜油电泵组成潜油电泵组成电潜泵井下系统主要由电电潜泵井下系统主要由电机、潜油泵、保护器、分机、潜油泵、保护器、分离器、测压装置（离器、测压装置（PSIPSIPHDPHD）、动力电缆、单流）、动力电缆、单流阀、测压阀泄油阀、扶阀、测压阀泄油阀、扶正器等组成。下面分别介
5、正器等组成。下面分别介绍潜油电泵各个部分的结绍潜油电泵各个部分的结构及作用构及作用81电机电机电潜泵电机又叫潜油电机，它是电潜泵机组的原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，把电能转变成机工作原理与普通三相异步电机一样，把电能转变成机械能。械能。但是，它与普通电机相比，具有以下特点：机身但是，它与普通电机相比，具有以下特点：机身细长，一般直径细长，一般直径160mm160mm以下，长度以下，长度5 510m10m，有的更长，有的更长，长径比达长径比达 28.328.3
6、125.2125.2；启动转矩大，；启动转矩大，0.3s0.3s即可达到即可达到额定转速；转动惯量小，滑行时间一般不超过额定转速；转动惯量小，滑行时间一般不超过3s3s；转；转轴为空心，便于循环冷却电机；绝缘等级高，绝缘材轴为空心，便于循环冷却电机；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油的隔离密封装置保护器。保护器。9潜油电机结构示意图潜油电机结构示意图1-1-止推轴承止推轴承2-2-轴轴3-3-电缆头电缆头4-4
7、-引线引线5-5-定子定子6-6-转子转子7-7-扶正轴承扶正轴承8-8-壳体壳体潜油电机为立式悬挂潜油电机为立式悬挂结构，主要由定子、转子结构，主要由定子、转子、止推轴承、扶正轴承、止推轴承、扶正轴承、电机头、下接头等组成。电机头、下接头等组成。潜油电机为密闭式，腔内潜油电机为密闭式，腔内充满高纯度、高介电强度充满高纯度、高介电强度的矿物油，它在电机内起的矿物油，它在电机内起润滑、绝缘和传递热量的润滑、绝缘和传递热量的作用。作用。102.潜油泵潜油泵与普通离心泵相比，潜泵有以下与普通离心泵相比，潜泵有以下特点：直径小，排量范围大，外径一特点：直径小，排量范围大，外径一般为般为85.5102m
8、m，排量范围可达，排量范围可达308000m3d；级数多，长度长，；级数多，长度长，扬程范围宽，级数可达扬程范围宽，级数可达400级，长度级，长度可达可达20m，扬程一般在，扬程一般在1504500m；泵吸口有气体分离或压缩装置，防；泵吸口有气体分离或压缩装置，防止气蚀和提高泵效；有径向扶正，轴止气蚀和提高泵效；有径向扶正，轴向卸载和液压平衡机构。向卸载和液压平衡机构。11潜油泵潜油泵 结构组成结构组成叶轮叶轮导轮导轮12纵向剖面图纵向剖面图 133.油气分离器油气分离器 对于含气电泵井而言，井液对于含气电泵井而言，井液在进入潜油泵之前，要先通在进入潜油泵之前，要先通过油气分离器进行气、液分过
9、油气分离器进行气、液分离，以减少气体对潜油泵工离，以减少气体对潜油泵工作性能的影响。其作用：一作性能的影响。其作用：一是作为多级离心泵的吸入口是作为多级离心泵的吸入口通道；二是将游离气从井液通道；二是将游离气从井液中分离出来，减少气体对离中分离出来，减少气体对离心泵的影响，提高泵效，保心泵的影响，提高泵效，保证离心泵正常工作。证离心泵正常工作。14油气分离器原理油气分离器原理气、液混合物由下接头的吸入口进入分气、液混合物由下接头的吸入口进入分离器后，由抗气蚀性能良好的诱导轮引离器后，由抗气蚀性能良好的诱导轮引入到叶轮，由叶轮来提高其扬程和旋转入到叶轮，由叶轮来提高其扬程和旋转速度，使气、液混合
10、物在高速旋转的条速度，使气、液混合物在高速旋转的条件下，质量越大，所受到的离心力也越件下，质量越大，所受到的离心力也越大。这样，质量较大的液体被甩到分离大。这样，质量较大的液体被甩到分离腔的外缘，而气体则被外缘的液体挤向腔的外缘，而气体则被外缘的液体挤向分离腔中部，两者均呈螺旋上升。上升分离腔中部，两者均呈螺旋上升。上升至分流环时，气体经分流轮中的气体流至分流环时，气体经分流轮中的气体流道被引出分离器，进入套管与油管的环道被引出分离器，进入套管与油管的环形空间。液体经分流轮中的液体流道被形空间。液体经分流轮中的液体流道被引入潜油泵，从而实现气、液分离。引入潜油泵，从而实现气、液分离。154.保
11、护器保护器 保护器又叫潜油电机保保护器又叫潜油电机保护器，是电潜泵所特有护器，是电潜泵所特有的。其位于电机与气体的。其位于电机与气体分离器之间，上端与分分离器之间，上端与分离器相连，下端与电机离器相连，下端与电机相连，起保护电机作用相连，起保护电机作用。16保护器的作用保护器的作用 保护器主要是保护潜油电机的，最终目的是阻止井液进入潜油电机，避免保护器主要是保护潜油电机的，最终目的是阻止井液进入潜油电机，避免烧毁潜油电机。保护器在潜油电泵机组中主要有以下四个作用：烧毁潜油电机。保护器在潜油电泵机组中主要有以下四个作用：（1）密封潜油电机轴的动力输出端，防止井液进入潜油电机。）密封潜油电机轴的动
12、力输出端，防止井液进入潜油电机。（2）保护器的充油腔体与油井相连通，从而平衡潜油电机和保护器中）保护器的充油腔体与油井相连通，从而平衡潜油电机和保护器中各密封部位两端的压差。当潜油电机因温度升高而使润滑油体积膨胀时，各密封部位两端的压差。当潜油电机因温度升高而使润滑油体积膨胀时，润滑油可通过保护器溢出；当潜油电机因停机温度下降时，保护器可向潜润滑油可通过保护器溢出；当潜油电机因停机温度下降时，保护器可向潜.油电机补充润滑油。油电机补充润滑油。（3）内设一个推力轴承，承担作用在泵轴、分离器轴和保护器轴向下）内设一个推力轴承，承担作用在泵轴、分离器轴和保护器轴向下的轴向力。的轴向力。（4）连接潜油
13、电机轴与泵轴（或分离器轴），连接潜油电机壳体（或）连接潜油电机轴与泵轴（或分离器轴），连接潜油电机壳体（或分离器壳体）。分离器壳体）。176.动力电缆动力电缆动力电缆是电机与地面控制系统相动力电缆是电机与地面控制系统相联系传送电力纽带和联系传送电力纽带和PSI/PHD信号的通信号的通道，是一种耐油、耐盐水、耐其它化学道，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），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和圆电缆。按温度
14、等级可以分为90、120、150等等3个等级，部分厂家还个等级，部分厂家还可生产更高等级的潜油电缆可生产更高等级的潜油电缆。18电缆头 电缆头是电机和电缆连接的电缆头是电机和电缆连接的特殊部件，其质量好坏直接特殊部件，其质量好坏直接关系到电机的运行寿命，要关系到电机的运行寿命，要求较高的电气和机械性能。求较高的电气和机械性能。目前，各个电潜泵生产厂家目前，各个电潜泵生产厂家都有自己独特的产品，种类都有自己独特的产品，种类较多。从性能和结构分为两较多。从性能和结构分为两种：缠绕式和插入式。种：缠绕式和插入式。197.单流阀单流阀常用的一种单流阀，其作用常用的一种单流阀，其作用主要是：保护足够高的
15、回压，使主要是：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；便于生产管柱验机组反转脱扣；便于生产管柱验封。一般安装在泵出口封。一般安装在泵出口12跟油跟油管处，采用标准油管扣于上下油管处，采用标准油管扣于上下油管管连接。连接。208.泄油阀泄油阀泄油阀一般安装在单流阀以泄油阀一般安装在单流阀以上上12跟油管处，它是检泵作业跟油管处，它是检泵作业上提管柱时油管内流体的排放口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，以减轻修井机符合和防止井液污染平台甲板和环境。泄油阀目污染平台甲板
16、和环境。泄油阀目前有两种：投棒泄流、投球液力前有两种：投棒泄流、投球液力泄流。前者用于稀油和高含水稠泄流。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成功率低；后者可以重复使稠油井泄油更好，成功率高。井泄油更好，成功率高。219.9.辅助工具辅助工具扶正器扶正器扶正器主要用于斜井，位于电机尾部，使电机居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。机局部高温而损坏。“Y Y”型管柱井不采用。型管柱井不采用。电缆护罩电缆护罩电缆护罩与
17、电缆一起通过绑带固定在油管外表面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，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，尺寸较小。大扁护罩有笼形结构和筒形结构两种22辅助工具辅助工具测压装置测压装置 电潜泵井测压系统有两大类，一类是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。电子测油井的供液和电机工作温度情况。电子式的有式的有PHD和和PSI两种，可以进行连续监两种，可以进行连续监测；机械式的也有两种，一种是测压阀，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。力，可以连续工作和监测。23潜油电泵井下组装示意图潜油电泵井下组装示意图井口井口动力电缆动力电缆安全阀安全阀电缆封隔器电缆封隔器电缆穿透器电缆穿透器生产油管生产油管泵泵油气分离器油气分离器保护器保护器潜油电机潜油电机控制管线控制管线防气阀防气阀卸油阀卸油阀单流阀单流阀油层油层套管套管24
