电潜泵系统简介
内容提要
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系统概述
1、为什么使用电潜泵系统？ ? 地层中驱动液体流动的力来自于地层中压缩液体内部所储藏的能量；在实际生
产中将井液由地层举升至地面的力则取决于地层与地面之间的压差；如果此压 差足够大，井液则由此能量输送至地面。 ? 在地层能量不足以将井液举升至地面或举升的量不足的情况下就要采取人工举 升措施补充地层压力。 ? 采用电潜泵系统则是在不同井况下举升大量井液的一种经济、有效的措施。多 年来，电潜泵制造厂商与各大石油公司紧密合作，在高密度、高含气及高温井 的生产方面积累了丰富的经验；随着经验的积累和技术上的不断创新，过去曾 被认为无法用电泵开采的井如今都可以实现经济的泵采。
系统各组成部分简介
2、电潜泵系统的组成 ? 电潜泵系统由几个主要部分组成，包括
：三相电机、保护器、气体分离器、多 级离心泵、动力电缆、马达控制器和变 压器。其它辅助部分还包括井口、电缆 绑带、单流阀、排气阀以及井下压力、 温度传感器。
系统各组成部分简介
一、潜油泵
? 潜油泵属于多级离心泵，其中每一级包括一 个固定的导轮和一个可转动的叶轮。叶轮的 型号决定了泵的排量，而叶轮的级数决定了 泵的扬程和电机所需的功率。叶轮有固定式 和浮动式两种。浮动式叶轮可以轴向窜动， 每级叶轮产生的轴向力被叶轮和导轮上的止 推轴承承受。整节泵所产生的轴向推力由保 护器中的止推轴承承受。固定式叶轮固定在 泵轴上，既不能轴向窜动，也不能靠在导轮 的止推垫上。叶轮及压差所产生的全部推力 ，都由装在保护器内的止推轴承承受。
? 叶轮采用封闭曲线构成的翅片式设计，最大效率由泵的设计形式和类型决定 ，工作效率则由泵工作排量占设计排量的百分比来决定。压头、排量、效率 及制动功率间的关系式如下：
式中：Q：排量 H：压头
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? 在泵的工作过程中，叶轮同时受到流体向上和向下的合力作用，如下图所示：
? 当泵在额定排量工作时，叶轮所受到的力上、下平衡，叶轮悬浮于流体，此时 叶轮所受的摩擦力最小，寿命最长；当泵的排量超过额定排量的 10%时，叶轮 所受向上的力大于向下的力，产生上摩；反之，当排量低于额定排量的 10%时 ，叶轮所受向下的力大于向下的力，产生下摩；排量超过额定排量的百分比越 大，上摩和下摩越严重；上摩和下摩都将影响泵的寿命，导致泵过早失效，在 实际生产中应尽量使泵工作在额定排量附近，令其使用更加合理。
? 密封电机轴的动力输出端，防止井液进入电 机。
? 在电泵机组启、停过程中，为电机油的热胀 冷缩提供一个补偿油的储藏空间。由于保护 器的充油部分与一定允许压力的井液相连通 ，故可平衡电机内外腔压力。当开机温度升 高时，由保护器接纳电机油；当停机温度降 低，电机油收缩或工作损耗时，则由保护器 补充电机油。
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? 下图是典型的潜油电泵工作特性曲线工作，潜油பைடு நூலகம்泵的工作特性曲线是指泵的 扬程、功率和效率同排量之间的关系曲线，它是选泵设计的重要依据。潜油电 泵的工作特性曲线是使泵在一定转速下运转，对排出端进行以改变流量的办法 试验测得的。试验介质一般是密度为 1000 、粘度为 1的清水。
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右图所示为油气分离器的结构图
保护器
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? 通过连接电机驱动轴与泵轴，起传递扭矩的作用。 ? 保护器内的止推轴承可承受泵的轴向力。
下图所示为保护器的结构剖视图
保护器结构图
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二、潜油电机 ? 潜油电机是三相感应鼠笼异步电动机，极数
为2极。在电机的内部充满了具有高绝缘性能 的矿物油，工作电压由230V直到5000V，工 作电流由12A直到200A，输出功率的增加可 由增加马达的长度或直径来获得。 ? 电机由固定在轴上，12-18英寸长的转子和位 于钢制壳体上的定子组成；较大的电机长度 可达33英尺，功率达到400匹；而串联在一起 的马达长度可达90英尺，功率可达750匹；
右图所示为油气分离器的结构图
油气分离器
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? 旋转式分离器是靠旋转时产生的离心力 进行油气分离的，分离效果较好。它可 在吸入口气液比低于30％的范围内使用 ，其分离效率可达90％以上。但是如果 油井含砂，则砂子随液体在壳体内高速 旋转，将使壳体内壁受到严重磨损，甚 至将壳体磨穿而断裂，使机组掉入井下 。因此，旋转式分离器可在含气较高的 井中使用，但只适用于低含砂井。
右图所示为旋转式油气分离器的结构剖视图
井液进入分离器内空部的旋转离心腔室，在 腔室中，高比重的液体在离环心力的作用下 被甩向腔室的外壁，气体则仍留在中心。分 离出来的气体被排出到中，聚集在上部，液 体则直接进入泵的吸入口，由泵输送到地面 生产设施。
旋转式分离器结构图
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二、保护器
? 保护器是电泵机组正常运转不可缺少的重要 部件之一。根据结构和作用原理不同，可将 其分为连通式、沉降式和胶囊式三种类型。 虽然不同类型保护器的结构和工作原理不同 ，但其作用是基本相同的，主要为：
二、油气分离器
? 自由气进入离心泵后，将使泵的排量、扬程 和效率下降，工作不稳定，而且容易发生气 蚀损害叶片。因此，常用气体分离器作为泵 的吸入口，以便将气体分离出来。按分离方 式不同，分离器分可为沉降式和旋转式两种 类型。
? 沉降式分离器是靠重力分异进行油气分离的 ，其效果较差。当吸入口气液比小于10％时 分离效率最高只能达到37％，而当吸入口气 液比大于10％时分离效率将会大大下降。因 此，沉降式分离器适合于低气液比(＜10％)的 井。
右图所示为潜油泵的结构剖视图
潜油泵
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? 潜油泵的设计形式分为两大类。小排量泵通常采用径流式设计，如下图a所示， 叶轮驱动流体沿径向流动；大排量的泵通常采用混流式设计， 如下图b所示，叶 轮驱动流体沿径向和轴向两个方向运动。
a-径流式
b-混流式
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? 在许多泵的设计中采用叶轮沿轴向在轴上浮动的形式，每级叶轮产生的推力 由设计在导轮上的止推垫吸收，保护器中的推力轴承只承担泵轴所产生的推 力，这种设计被称为浮动式设计。这种设计的好处就是在将泵进行组合时不 需要精密的对正，使用更加方便，从而使泵的级数可达数百级。