電潛泵采油技術及其生產係統優化設計
研發設計
作者：劉景忠
摘要：為促進我國石油工業和油田開發的發展，亟需采取先進的采油技術來提高開采量和開采速度。電潛泵采油技術因設備結構簡單，采油自動化、效率快、排量大，逐漸被廣泛采用。但電潛泵在運行過程中，由於電泵機組與油井生產參數不匹配，會出現泵不能在理想工況下高效工作的情況。文章分析了目前電潛泵采油技術、常見問題及其新進展，並給出了電潛泵井生產係統優化設計的具體實現過程。
關鍵詞：電潛泵；采油工藝；生產係統；優化設計
中圖分類號：TE357文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）23-0011-02
采油工藝中，電潛泵采油設備相對簡單，同時采油的效率較高，排量較大，自動化程度較高，使其在業界受到了廣泛采用。但針對電潛泵未來的發展方向，發現電潛泵井生產係統優化設計能夠幫助電潛泵高效運行，延長電潛泵的工作壽命。因此，我們有必要對電潛泵井生產係統進行優化設計，以保證電潛泵合理、穩定、高效地運行。
1電潛泵采油工藝
電潛泵全稱電動潛油離心泵，它是將多級離心泵和電動機一同放入到油井液麵下方以進行抽油的設備。它的地麵電源將電能通過控製屏、變壓器和電纜輸送到電機，然後再通過電機帶動多級離心泵葉輪旋轉將電能轉換為機械能，把井液輸送到地麵上。電潛泵在高含水井、非自噴高產井和海上油田上應用廣泛，作為後期強采石油的主要手段，它的平均產液量達到了傳統杆式泵的2倍以上。
2電潛泵在生產中的常見問題
2.1泵不出液或欠載
（1）泵軸斷；（2）管柱泄漏；（3）葉輪磨損；（4）發生氣鎖現象；（5）電泵的揚程達不到井況的要求。
2.2機組運行中的過載
（1）井液粘度、比重過高；（2）工作點偏移；（3）電機匹配不合理；（4）泵的機械故障；（5）泵卡及止推軸承的損壞。
2.3電機燒壞
（1）電機表麵的液體流速過低；（2）電機保護器油泄漏；（3）電機長期過載運行；（4）電源電壓過高或過低。
3電潛泵井生產係統優化設計方法
3.1生產係統的節點劃分
對電潛泵井生產係統利用節點係統分析法進行節點劃分，在電潛泵井生產係統中設置井口、泵出口、泵入口、井底、油層這5個節點，以能量守恒、質量守恒和熱量守恒作為電潛泵、井桶、油層的協調條件，將電泵設為功能節點、電泵兩端壓差設為求解節點。
3.2電潛泵優化設計中的數學模型
3.2.1油井產能。產能Q由廣義IPR曲線進行
計算。
3.2.2井筒壓降。我們在使用電潛泵采油的過程中將井筒壓降分為3部分：（1）從井底到泵入口；（2）從泵入口到泵出口；（3）從泵出口到井口。同時要滿足（1）、（3）兩部分流體壓力梯度的計算方法遵循氣液兩相流動規律。
3.2.3井筒溫度。由於油井產出液的物理參數隨溫度的變化而變化，同時電潛泵井井筒的溫度從井底到電機、泵機組、泵出口到井口分為三段，在進行井筒壓力梯度計算時，必須將井筒溫度的變化考慮在內。
3.3生產係統優化設計的具體實現過程
電潛泵井生產係統優化設計的具體實現過程如下：
3.3.1?輸入設計參數，並預測油井產能為Q。
3.3.2?按照Q精選電潛泵泵型，設定電泵的額定排量為Qe。
3.3.3?將起點設在井底、終點設在下泵深度處，求出電泵壓力Pin和入口溫度Tin。
3.3.4?將起點設在井口、終點設在下泵深度處，求出電泵壓力Pin和出口溫度Tin。
3.3.5?由二分法，得出井口溫度To=（Ta+Tb）/2，（其中Ta、Tb為常數且滿足Ta＜Tb）。
3.3.6?通過求出電泵兩端壓差，確定電泵功率N及級數n，並確定電泵有效總揚程H，從而選擇電纜、