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1、电泵采油技术 目 录 第一章 潜油电泵机组结构原理及技术性能 第二章 潜油电泵现场施工 第三章 电泵井的日常维护 第四章 电泵井故障原因分析 第五章 电泵井的优化设计 第一节 潜油电泵机组工作原理及其组成 一、潜油电泵机组的型式与基本参数 （一）潜油电泵的基本形式 1、驱动方式: 为电力驱动； 2、工作方式: 沉没在油井内连续运行； 3、固定方式: 油管悬挂式； 4、泵的结构型式：以多级离心泵为基本型式： 5、旋转方向： 从上部轴伸端看逆时针旋转 第一章 潜油电泵机组结构、原理及技术性能 第一节 潜油电泵机组工作原理及其组成 （二）潜油电泵机组型号表示方法 QY D B 3201400116
2、最大径向投影尺寸 额定扬程 额定排量 泵 电力驱动 潜油运行 潜油电泵机组是由潜油电机、保护器、 油气分离器、多级离心泵、动力电缆（包括 引接电缆俗称小扁电缆）、接线盒、控制屏 、变压器以及附属配套设备部件组成，称“ 潜油电泵机组”。 潜油电泵机组又可细分为三大部分 1、井下部分：包括潜油电机、保护器、油 气分离器、多级离心泵及测试装置。 2、中间部分；电缆（包括引接电缆）。 3、地面部分：包括控制屏、变压器。接线 盒和井口。 二、潜油电泵机组的组成 地面电能通过潜油电泵专用电缆，传入井下电机，电机通电后，高 速旋转的电机轴通过花键套，带动多级离心泵旋转，将井中液体通过油 管举升到地面。 潜油
3、电泵供电流程： 地面电网一变压器控制屏一接线盒一电缆一电机。 潜油电泵抽油工作流程： 油气分离器（泵吸人口）一多级离心泵一单流阀一泄油阀油管 井口一集油管线一计量间 三、潜油电泵机组工作原理 潜油电泵具有泵效高、排量大、扬程高、管理方便、结构特殊 经济效益显著等特点。故它具有以下的应用范围： 1.适用于中后期开发的油田 由于油田含水高达80以上，使用潜油电泵采油能够大排量 深抽，是提高产液量、增加原油量的重要措施和手段。 2.以适用于高产裂缝性的油田 应用潜油电泵采油诱喷，作用大，见效快，是较好的措施之一。 四、潜油电泵机组应用范围： 3.适用于海上、陆地油田的定向井、水平井、丛式井组 由于潜
4、油电泵机组地面设备简单，占地面积小、自动化程度 高，使用潜油电泵采油有它独特优越性。但在定向井、水平井内 应用，机组的某些结构设计和施工工艺都有做相应的改进。 4.适用于水淹油田 由于潜油电泵机组排量大，进行强采排水效果显著 四、潜油电泵机组应用范围： 5.适用于含气油井 应用潜油电泵机组采油，原油中的气体先进入油气分离 器，气体就被全部或部分地分离出来，这也是潜油电泵比其 它机械采油设备具有的独特之处。 四、潜油电泵机组应用范围： 四、潜油电泵机组应用范围： 6、适用于油田注水 潜油电泵注水，一般分为常压注水和增压注水两种形式。 （1）常压注水 将潜油电泵机组下入水源井中，把水抽出来，直接注
5、入注水井层位。 （2）增压注水 a.一种形式是用于分层选择注水。借用管柱特殊结构形式，把上层的 水抽出来，经潜油电泵增压注入下层；或者将下层的水抽出来，经增压注 入上层。 b.注水站高压水经潜油电泵进一步增压再注入注水井的层位。 c.利用水平电泵把低压水经电泵增压注入注水井的层位。 一、离心泵的型号表示方法 QYB320 98 4.5 / 81 单级泵级数 单级扬程m 外径mm 排量m3/d 泵 潜油运行 第二节 潜油多级离心泵 多级离心泵的工作原理和地面离心泵的工作原理基本相同。当电动 机带动泵轴高速旋转时，充满叶轮内的液体，在离心力的作用下，从叶 轮中心沿着叶片间的流道甩向叶轮四周。由于液
6、体受叶片力的作用使压 力和速度同时增加，并且进行了速度和压能的转换，经过叶、导轮形成 的流道，而被引向次一级叶轮。这样逐级的流过所有的叶轮和导轮，进 一步使压能增加，逐个泵级的叠加加后就获得一定的扬程。同时在液体 从叶轮中心流向叶轮四周时，叶轮中心形成一个低压区，井内带压力的 液体，又及时的流向叶轮吸入口。 二、多级离心泵的工作原理 二、多级离心泵的工作原理 结构： 潜油电机是潜油电泵机组中的主要组成部分，是全套设备的原动 力，是两极（N-S）三相鼠笼式异步电动机。 潜油电机是三相鼠笼式异步感应电动机，同其它异步电动机一样 ，当定子绕组的三根引出线接通三相电源时，绕组中就有三相对称电 流通过，
7、在电机气隙内产生一个转速为n1=50f/P的旋转磁场，其转向取 决与电源相序，由于转子绕组与旋转磁场之间有相对运动，根据电磁 感应原理，转子导体中产生感应电势。因转子绕组是闭合的且认为是 纯阻性电路，则转子导体中将有电流通过。由于载流导体在磁场中要 受到电磁力的作用，因此产生电磁转矩，其方向与旋转磁场方向一致 。若电磁转矩大于轴上的阻力矩时转子就沿着旋转磁场的方向转起来 ，此时电动机从电源吸取电能变为机械能输出。 第三节潜油电机结构及工作原理 （一）定子 电机的定子由定子铁芯、绕组和壳体三部分组成。 1、定子铁芯的作用是作为磁路的一部分和放置定子绕组。 潜油电机定子绕组与地面电机不同，一般地面
8、电机的绕组是浸绝缘 漆的，这种线的弱点是针孔多，密封性能差，绕组一旦见水绝缘电阻往 往会降低，以至造成绝缘击穿，匝间短路。潜油电机的定子绕组则是由 单根铜导线绕制而成。绕组线具有耐油、气、水、高温、高压的综合作 用，并且有良好的绝缘性，目前我们使用的绕组线为聚酰亚胺薄膜绕包 烧结线。 聚酸亚肢薄膜绕包烧结线是一种新型绝缘线，它具有较好的机械性 能、电气性能和耐高温性。 第三节潜油电机结构及工作原理 （二）转子 1、电机的转子由转子铁芯、绕组、短路环等组成。 2、转子绕组的作用，是产生感应电势和感应电流并产生电磁 扭矩。其结构型式为鼠笼式。异步电机的转子绕组不需由外界供电 ，因此可以自行闭和而构
9、成短路绕组。 第三节潜油电机结构及工作原理 （三）止推轴承 潜油电机是一个立式悬挂电机，为承受转子的重量，使 电机转子在固定的位置上工作，电机上部有一个止推轴承。 止推轴承由动块和静块两部分组成。 第三节潜油电机结构及工作原理 （四）油循环系统 潜油电机长期在井下运行，环境温度较高，因此电机各部件 的润滑和散热十分重要。电机油在电机内起绝缘、润滑、散热的 作用。电机内腔充满润滑油，电机轴为空心轴，利于电机油的循 环。 第三节潜油电机结构及工作原理 潜油电机结构： 保护器在潜油电 泵机组中，用来保护 潜油电机在井液内正 常工作。它的种类较 多，结构复杂，是潜 油电泵机组中的关键 部件。 第四节保
10、护器 一、保护器的型号及基本参数 1、保护器型号的表示方法 H QY 外径mm 型式(C沉淀式、J胶囊式) 潜油运行 保护器 无论哪种形式的保护器，结构形式虽然不同，但其作用是完全相同的。 1、密封作用 防止井液和水进入潜油电机。 2、呼吸补偿作用 由于电机内腔的电机油，随着温度的不同，有热胀冷缩的体积变化，由于 潜油电机内腔的间隙空间体积是不变的。所以电机内腔中的油，随着温度的升 高或降低，要排出电机到保护器内；或者从保护器中吸人电机内保护器就随 时起到储存排出的油或者补偿吸入的油的呼吸补偿作用。 3、压力平衡作用 由于电机内的电机油，随着热胀冷缩体积不断的变化，电机内的压力也在 变化，而保
11、护器就平衡了电机内腔与油套管环形空间不平衡的压力。 4、承载作用 连接电机与分离器部件，传递功率。止推轴承承受泵的轴向负荷作用 二、保护器的作用 、油气分离器作用 离心泵抽油，在原油含气多的情况下，由于气体的影响 ，使泵效降低，甚至气锁。为了克服以上的不足，在离心泵 的下部装设油气分离器，把井液中的游离气体在未进入离心 泵之前从井液中分离出来，从而减少气体对泵的影响，达到 提高泵效的目的。 第五节 油气分离器 1、旋转式分离器的工作原理 分离器在电机的驱动下高速旋转，井液便在双头螺旋 涡轮的作用下，沿着螺旋线旋转式进入导向轮和分离器壳 体中。因为井中的油重气轻，油在离心力的作用下被螺旋 涡轮甩
12、向外围，气留在中间，这个现象越往上越明显。当 流体碰到导向轮后，流体便改直线运动，进入交叉流道。 纯油经交叉流道的中心孔进人离心泵。气经交叉流道的另 一个孔,进入油套管环形空间。 二、油气分离器的工作原理 分离器整体全剖图 国外试验资料表明，旋转式的分离器能把原 油中30的游离气体98.8的分离出来；现在我 们常用的是旋转式分离器。 2、分离器的分离效果 一、潜油电泵机组使用条件： 1. 油井套管直径要大于电泵机组外径6mm以上 2. 井底温度：常规90120，特殊150180 3. 井的出砂量不大于0.5 4.油井的原油粘度不大于400mPa.s 4.泵口气液比不大于25% 5.介质运动粘度
13、不小于0.3m/s 第二章潜油电泵现场施工 (一)下井施工准备 1、油井套管内径的检查 （1）对于新下电泵机组的油井，首先核实油井套管规范，套管管柱结构， 包括井口套管短节的内径大小，是否与下井机组的规格尺寸相符，一般要求 套管内径大于机组轴向最大投影尺寸46mm为宜。 （2）无论新井老井，下电泵前，必须用长3m以上，直径120122mm的通井 规通井。通井深度要求超过机组下井设计深度50m以上或者人工井底，一般 要求通并规外径小于油井套管内径4mm。 （3）若套筒内径变形，损伤有毛刺等问题，必须采取相应的措施处理好后 再下机组，否则不能下井。 （4）对原来的井口装置如并口大法兰、钢圈、大四通、套管阀门等，应重 新检查。 二、作业施工投产： 2、下井前对油井施工要求 （1）对于有一定井口剩余压力的油井，在下电泵前，必须 用清洁无固相、比重合适的压井液压井，不允许用泥浆或易结 垢的液体压井，泵车上水管线的头部要装滤网，防止杂物进人 井内。 （2）下电泵油井未下机组前，须探砂面，有积砂时必须冲 砂。冲砂的深度要求至人工井底，如油井出砂较严重，应采取 防砂措施如不需要冲砂，也要把油管下到井底，大排量反洗 井。洗井用水量一般应达2倍以上的井筒容积的水量。 二、作业施工投产： 以常用机组绕包式为例： 1、打开电机引线护盖，首先检测电机的相间、对地绝缘电 阻，再测相间直流电阻并分
