第六章电潜泵井生产管理目前，电潜泵采油在海洋油田开发中成为主要采油技术，掌握油井的地质动态资料，分析电潜泵的工作状况，及时发现其故障并提出处理措施，管理好电潜泵井的生产成为获得高采收率、高经济效益的前提，也是平台管理的主要任务之一。

本章主要介绍电潜泵井的工况分析方法、生产系统调整方法和故障分析处理理论。

第一节电潜泵工况分析一、电潜泵工况分析方法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。

进行电潜泵工况分析必须录取油井的油气水产量、油气水性质参数、油压、套压、泵吸人排出口压力及温度、电机的工作电流、电压和功率因素等一系列数据参数，它是一项非常系统、复杂、繁琐、细致的工作。

各油田管理者都投入了大量的人力物力进行分析方法和手段的研究及管理应用。

1．定性分析任何一台机组都有自己的特性曲线，它由H～Q、P～Q和p～Q三条曲线组成，分别反映泵扬程、轴功率和泵效率与排量的变化关系，图6-l（a）是某种机组的特性曲线。

该种方法通过特殊处理将H～Q曲线转变成图6—l (b)的图形，叫做泵况图。

它实际上就是泵H~Q曲线图，只不过被分成了八个区域。

具体做法是：图6-1138①将图6一1(a)上的H～Q曲线移植在图6一1(b)上；②在图6—l (a)上找出最高泵效点，并读取泵效；③将最高泵效分别乘以0.8和1.2倍，即泵合理工作区域的上下界限，并读取它们对应的排量Q b和Q k；④通过Q b和Q k在H～Q曲线上找到对应的扬程，即H b和H k；⑤计算Q b·Hb和Q k·H k的乘积值Y1和Y2；⑥分别以Q·H=Y1；和Q·H=Y2。

在图6—1 (b)上作出两条抛物线（knh）和（lgde）分别与H～Q曲线交于k、h和l、e；⑦从k、h分别作H轴的平行线交lgde于g和d，交Q轴于a和b；⑧过k、g分别作Q轴的平行线交lgde于j，交H轴于f；⑨至此，H～Q曲线分成了8个区域，即八个工况范围，如图6—l (b)所示的1、2、3、4、5、6、7、8八个区，分别代表：l一经济高效区；2一合理工作区；3一选泵参数偏小，应缩小油嘴；4一泵无问题，供液能力尚可，主要是气体影响，应加深泵挂深度或放套管气；5一如果资料正确则泵无问题，泵处于憋压状态，应放油嘴或采取其它油管。

油嘴解堵措施；6一泵无问题，沉没度偏低，应加深泵挂深度、换小泵或加强注水等措施；7一可能是管柱和（或）泵漏失严重，也可能是叶轮或泵吸口堵塞；8一资料有误。

如果将泵的耗能与匹配的电机相对比分析，可以分成电机匹配合理、大马拉小车和小马拉大车三种情况。

结合泵的八个工作区域，整个井下机组的工况可以组合成24种情况，工况图如图6—2所示。

工况图的X坐标是排量，Y坐标是电流（对于同一机组就相当于功率），Z坐标是扬程。

在根据泵特性曲线将泵况图和工况图作成以后，就可以根据油井的生产数据，将油气水产量通过油气水性质计算公式折合成泵吸人排出口条件下的产量，并经混合液粘度修正得到泵内的相当产量，以及通过泵吸人口压力差和混合液密度折算出泵的实际扬程．并计算出生产流体获得的水马力和轴功率，最后将计算得到图6-2的排量、扬程数据在泵况图上标记出来，就获得了井下泵的泵况点，了解泵工作是否合理。

在三维工况图上标记排量、扬程和轴功率，就可以得到机组的工况点，可以知道泵工作是否合理，电机配备是否合适，是否是“大马拉小车”或“小马拉大车”，从而为下步选泵和机组匹配提供依据。

2．定量分析139电潜泵是一种水力机械装置，流体在泵内流动都存在不同程度的各种能量损失，主要是水力损失、机械损失和容积损失。

水力损失包括摩擦损失和冲击损失，如图6-3所示。

摩擦损失是流体流过泵流道的沿程阻力损失和局部损失，主要与流道的粗糙度、流道结构和流体粘度有关。

对于一定的泵和流体，这一损失与流动速度的平方成正比，速度又与排量Q成正比，因此，h摩擦∝Q。

冲击损失是指流体进入叶导轮时与叶片产生的冲击而引起的能量损失，主要是由于流体的水力角与与叶片的结构角度不一致造成的。

流体进人叶片流道时的方向与排量有关，在某一最佳排量Qa下，流体的水力角与结构角相一致，冲击损失很小，可以忽略不计，当泵的流量Q相对Qa增加或减小时，流体的运动方向与叶片的结构角不一致而发生冲击，一部分流体在叶片之间形成涡流或死水而引起能量损失。

Q偏离Qa越大，冲图6-3击损失h冲击越大，h冲击∝(Qa－Q)2。

容积损失主要是泵旋转件与静止件的液体泄漏。

众所周知，叶轮的出口压力大于进口压力，且叶导轮间存在间隙，在其间不可避免地形成环流，使得泵的有效排量降低，其与泵内间隙和叶出人口压力成正比。

机械损失主要是指叶轮表面与流体和轴与轴承间的摩擦损失。

3．分析步骤及举例定量分析就是把诸如生产流体粘度、气油比和机械摩擦等各个因素对泵特性参数影响的定量化。

这些参数的产量计算其基本方法是应用了油气流体性质计算方法、水力学计算方法，以及一些经验公式等。

电潜泵工况分析的计算量较多，涉及的面广，人工计算相当繁杂，且目前已经实现了计算机软件化，只需输人必要的数据就可快速获得结果。

工况分析步骤如下：①收集机组参数，如电机功率、额定电流、额定电压、空载电流、功率因数、电机效率、泵特性曲线等；②利用机组特性曲线建立与图6-2类似的泵况图；③结合电机参数建立三维工况图；④收集电泵井的生产资料，如日产液量、含水率、生产气油比、油压、泵出口压力（测试或多相管流计算可以获得）、泵出口温度、泵入口压力、泵人口温度、泵挂深度（斜深和垂深）、电机运行电流、电压、功率因数等；⑤收集油井物性参数，如油气水相对密度、脱气油粘度、原油泡点压力等；⑥利用泵出入口压力计算泵扬程；140⑦计算在泵内平均压力和平均温度条件下的物性参数，如平均粘度、平均液体体积系数和平均游离气油比；⑧对泵内液体进行体积系数和粘度校正；⑨计算气液（液体是指上一步校正后的）总体积排量；⑩计算电机的实耗功率；⑾根据泵内流体的体积流量和实际扬程，在已绘制出的泵况图和实耗功率在工况图上确定工况点，从而判断工作是否合理。

定量分析的所需要的油井及机组数据一样，计窕步骤也基本相似，只不过将各个影响因素的作用定量化了，下面举例说明。

「例1」某稠油油田的A5井采用天津电机厂生产的电泵机组，其额定排量为150m3／d，额定扬程1000m，实配电机功率37.5kw，日产液160.8m3，含水90％，生产气油比为22m3／m3，实测泵吸口压力7.0lMPa，出口压力14.66 MPa，油压3.8 MPa，泵挂垂深1187.3m，工作电压1136V，电流58.0A，泡点压力为15.5MPa。

经计算机分析该井机组实际扬程为933m，泵内流体排量为170.5 m3／d，处于合理工作区。

「例2」某油田的A2井采用大庆电泵公司生产的电泵机组，排量为100m3／d，额定扬程1500m，电机功率52.2kw，日产液104.4m3，含水63％，生产气油比为48m3／m3，实测泵吸口压力7.9lMPa，出口压力16.49 MPa，油压4.8 MPa，泵挂垂深1272.7m，工作电压1155V，电流32.9A，泡点压力为16.5MPa。

计算机分析结果表明，该井机组实际扬程为858m，泵内流体排量为120.7 m3／d，处于不合理工作区，可能原因是泵吸口压力远低于泡点压力，脱气严重，套压高，动液面低，气体分离器效果差等综合作用的结果。

该井后采取放套管气降低套压措施改善了其电泵工况。

「例3」针对SZ36-1油田，开展精心分析、严格电泵井生产管理，主要采取电泵井变频器软启动、集中切换控制、油井液面测试、套管气定压排放、毛细管测压、“Y”型接头测压、加深泵挂、精选泵挂井段等多种工艺技术和手段，使得SZ36-1油田电泵井管理水平逐年提高，94～98年5年间的电泵平均检泵周期已达347天。

二、稠油电潜泵工况特点与稀油井电潜泵相比，稠油井受粘度和油井含水影响特别大，电潜泵有以下特点：(1) 机组参数比稀油井的要大得多油井在中低含水期，油水混合液井电泵搅拌作用后粘度增加很多，配备的电泵排量和扬程电机功率要高得多，通常比稀油高出15～30kw，只有当含水高于80％以后，才变得与稀油相当。

如果按稀油配泵和机组，油井产量往往达不到预计要求，电机的运行电流很高，电机容易损坏。

（2）停机后再启动电流大稠油电泵井在停机后再启动时电流大，机组往往在这时被烧毁，冬季更为突出。

因为油井在停产后温度降低，油变得更稠，流动性很差，流动阻力很大，泵提速很慢，长时间处在高转差下运行，电流很高，发热厉害，即使能够启动投人运行，寿命也较短。

141142 为解决这一问题，某个稠油油田曾经使用过升压、反向、反替柴油、反替海水做水。

憋泵等措施，但效果不十分明显，且替柴油费用也很高。

后来采用变频集中切换控制技术，用一台变频器对多口井进行控制，使得每口井都实现了软启动，启动非常顺利，没再出现启泵烧机现象，投资也不大。

也可以加深泵挂深度，充分利用油层温度，以减轻泵浅粘度大的影响。

（3）在检泵作业投产后有一个产量恢复期在中低含水期，几乎每口稠油电泵井在检泵作业投产后都有一个产量恢复期。

在较长一段时间内，产量只有泵额定排量的1/4~1/3，运行电流在电机额定电流附近。

图6-4是某油田某口井在恢复期内的生产和电流动态。

一方面原因是冷水洗井压井引起地层油变稠，流动困难，供液能力差所至；另一方面原因是产液含水增加，乳化加剧，泵性能降低。

三、电潜泵调产方法1．油嘴调产 油嘴调产是通过改变油嘴尺寸大小来实现油井产量调整的，是现场应用最为普遍的一种方法。

其基本原理如图6-5所示，通过改变油嘴大小来改变油压大小，即改变了泵出口压力的大小，也就改变了泵的扬程，从而改变了泵的工作点而改变了泵的排量。

油嘴缩小，油压升高，泵扬程升高，泵工作点向泵特性曲线的左边滑移，排量减小，产量减143 少；反之，放大油嘴，泵工作点右移，排量增大，产量增大。

定量计算是一个复杂的过程，需要与油井流人动态相结合才能精确测算。

但是，这种调产方式的局限性很大。

在泵的额定排量范围内调整时，泵的受力变化很小，不会超过泵机械性能允许值，一旦超出这一范围，会大大缩短机组的使用寿命，特别是叶轮为浮式结构的电潜泵。

对于小排量泵，在高扬程低排量区，排量对扬程影响不敏感，H 一q 曲线很平缓，只要稍作油嘴油压的调整即可达到调产的目的，且轴向力增加的幅度也不大，危害也不大，非常适合采用油嘴方式调产；对于大排量泵，在高扬程低排量区，排量对扬程很敏感，H －q 曲线很陡，即使油嘴油压变化很大，产量变化却很小，且轴向力增加的幅度也很大，对泵的危害较大，因此采用油嘴调产时要作仔细研究，谨慎从事。