電潛泵在海洋開采中的應用分析開題報告

1、本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目： 電潛泵在海洋開采中的 應用分析 學生姓名： 院 （系）： 石油工程學院 專業(yè)班級： 海工1201 指導教師： 完成時間： 2016 年 3 月 18日 論文研究的目的意義 電潛泵作為一種大排量、高揚程、高效率的無桿抽油設備，首先在陸地油田中得到了廣泛應用，特別是停噴后的高產油井、含水井、深井以及定向井中，是陸上油田實現(xiàn)高產穩(wěn)產的重要手段。據不完全統(tǒng)計,目前全世界原油產量的近三分之一是由各種形式的電潛泵開采的,電潛泵井的數量更是數以萬計。1 而隨著陸地油田的開發(fā)相繼進入中后期，油田進入高含水期，海上油田尤其是淺海地區(qū)的開發(fā)得到了越來越多的重視。而電潛泵和其

2、它深井泵相比,電潛泵的最大優(yōu)點是排量大,日產液可達3000以上,是目前深井泵中排量最大的。因此,特別適合高含水油田藉提高采液量來保證其采油量,如大慶油田。潛油電泵的另一優(yōu)點是地面配套設備簡單,占地面積小,且適用于斜井和水平井。由于電潛泵具有的排量大、揚程大、泵效高、地面配套設備簡單、自動化程度高、電驅動容易實現(xiàn)、自身占地面積小、操作簡單的優(yōu)勢等顯著特點，而對于海上油田而言,由于其投資大,必然要求高產量以維持其經營狀況及盡快收回成本。因此,利用電潛泵采油成為海上采油的主要手段之一。如目前勝利海洋石油開發(fā)公司所屬采油井中,潛油電泵采油井占生產井數的57.3%；在南海東部部分油田,除自噴莽外,機械采

3、油井全部采用了電潛泵生產。目前海上近 80%的油井采用潛油電泵開發(fā)。2 同時,由于海上進行油氣生產的特殊環(huán)境，電潛泵采油的成本比陸地高的多，工作環(huán)境惡劣的多，各種施工的實施都比陸地上要困難的多，因此海上采油工藝方面存在著許多陸上沒有的問題。如，一海上油田與陸地油田的生產管柱存在差異,由于海上油田常常在井下安裝環(huán)空封隔器,油套管環(huán)空不再是一個完全連通的系統(tǒng),因而套壓的變化不能直接反映井底壓力、液面的變化;同時,油井的靜、動液面也無法直接測量，油井的供液狀況比較難掌握。二，氣液較難分離。三，海上俢井工序多操作難。四，海上安全性要求極高。五，對于高壓、高溫、高粘度油開采困難且排量小泵效低等問題。 另

4、外海上生產工作的環(huán)境使得對于安全生產的要求更加嚴格，如何提高潛油電泵生產系統(tǒng)的生產效率，降低能耗，提高潛油電泵生產系統(tǒng)的經濟效益，延長檢泵周期，挖掘油層潛力，保證設備安全有效工作，降低了整體舉升成本,對于海上油氣開發(fā)有著重大的意義。2.國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢2.1電潛泵在國內外的應用概述 潛油電泵是前蘇聯(lián)艾魯托諾夫發(fā)明用于抽地層和礦井中的水,1923年該技術介紹到美國后,于1926年美國開始在魯賽爾油田應用潛油電泵抽油,從此開始潛油電泵用于原油生產的歷史川。從目前國內外潛油電泵的生產規(guī)模和制造技術來看,主要以美國、前蘇聯(lián)和中國為主。 目前美國在電泵制造工藝、應用技術方面都處于領先地位。其主要

5、的四家潛油電泵公司:雷達公司(Reda)、森垂利夫特公司(Centrilift)、科貝(Kobe)公司和ODI公司有SOHZ和60HZ兩種頻率各系列共400多種規(guī)格,除滿足其國內需求外,每年均有大量產品打入國際市場。美國生產的電泵主要參數為:最大外徑為254mm,適用于114.3-35Omm以上的套管井;排量16-4100之間,最大可達15000,泵效44一70%;下泵深度一般小于3000m,最深可達4572m;電機功率4.7-761KW;耐溫一般為120,地熱井可達232;潛油電纜四種規(guī)格,最大耐溫可達240;檢泵期平均393天,一般年,最長達14年。前蘇聯(lián)潛油電泵的生產廠家主要有五家:Bo

6、rets、Livny、Lebedyanu、votkins、Almetysk,以Almetysk電泵制造廠為其代表。其電泵規(guī)格只有幾十種,設計抖卜量為500,最大可達1300一1400,可用于124mm以上者管井;設計揚程在450-15O0m之間,最大可達25O0m;泵效最高可達60%,檢泵周期可達500天以上。Almetysk公司還提供一種測試軟件,用來監(jiān)測壓力、油溫和振動。3 1981年阿莫科生產公司已經在操作電動潛水泵。自1977年以來米德蘭農場（Grayburg）型水庫是低壓400- 600-PSI（2.84.1-MPA）的靜態(tài)井底壓力（BHP），高PI（一至7件）的形成，需要人工舉升縮

7、減到70磅（4.8105 -Pa），最大采油高含水生產（89）。逐漸形成一系列電潛泵操作規(guī)程。4 1991,赫斯公司阿莫科（英國）勘探公司雪佛龍英國公司、英國精靈，西方石油公司，英國德士古（Caledonia）公司 參與ESP在海底完成安裝的技術問題，介紹了一種低成本的系統(tǒng),安裝ESP的恢復沒有恢復樹的要求。該系統(tǒng)利用現(xiàn)有的修井設備和技術提供一個管道或電纜吊泵應用的安全環(huán)境。5 1997年海洋技術大會上, 巴西國家石油公司的J.E. Mendona發(fā)表了一篇文章潛油電泵深水安裝,詳細介紹了電潛泵在巴西深海的安裝步驟。6 1997 年森垂利夫特公司開發(fā)了一款“潛油電泵專家”系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過實時分

8、析油井和潛油電泵的生產數據，對比歷史數據，準確的判斷當前油井及潛油電泵的工作情況。美國雷達公司研發(fā)了一種新型的井下電泵檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過井下傳感器測試潛油電泵的壓力、溫度等特性數據，傳送到地面軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了電泵機組的實時檢測，有利于延長潛油電泵工作壽命。7 1998 年 Maston L.Power 通過建立潛油電泵故障模型來分析在不同條件下電泵出現(xiàn)故障的原因，評估不同的生產條件下電泵可能出現(xiàn)的故障。1998 年，美國阿拉斯加州密爾點油田，在潛油電泵故障分析與預測中引入了基于韋伯分布和浴盆準確性模擬的統(tǒng)計學方法，采用 Monte-Carlo 技術模擬故障率，將統(tǒng)計參數的數值賦值與計算機模擬

9、程序結合，實現(xiàn)了潛油電泵效能分析。 1999 年美國學者用蒙特卡洛方法仿真統(tǒng)計模擬潛油電泵的可靠性，依據潛油電泵機組壽命的統(tǒng)計模型，得到主要可靠性指標，對其定性分析定量預測，實現(xiàn)了對油田機組總體運行狀況、合理安排維修以及施工的經濟性核算的環(huán)節(jié)的科學指導，最大限度的避免了管理的盲目性。8 目前國外已經實現(xiàn)了潛油電泵采油的高度智能化生產管理，通過一系列變頻器與各種生產數據采集系統(tǒng)的有機結合，實現(xiàn)了特定油區(qū)的高度智能化檢測和管理，尤其適合各種環(huán)境惡劣，不利于人類長期居住活動的油區(qū)，實現(xiàn)無人看守；其中生產數據采集系統(tǒng)由數據傳感器、可編程邏輯控制器、變換器，通訊連接裝置和系統(tǒng)中的計算機軟硬件組成。9 雖

10、然潛油電泵在我國起步較晚，但是隨著我國科技實力的增強，在潛油電泵的制造和應用技術上都得到了飛速的發(fā)展。我國從1964年開始進行潛油電泵的研制、試驗,近年來無論制造技術還是應用技術在我國均得到了飛速的發(fā)展,并開始逐漸在國際電泵市場上展露頭角。其生產主要以天津潛油電泵聯(lián)合公司、沈陽電機廠、大慶潛油電泵公司等為代表,共有十幾種規(guī)格,可下入140mm以上套管井中,排量范圍一般在50一500之間,設計揚程一般為1000m,最大可達2500m,平均泵效50%左右;電機最高功率可達135KW,耐溫一般小于120;檢泵周期一般在l.02.0年。1995 年河南石油勘探局采油工藝所開發(fā)了潛油電泵井井下工況診斷技

11、術，采用地面工況診斷的方法，對潛油電泵井井下故障進行診斷，改進了傳統(tǒng)上只能依靠電流卡片和經驗處理的方法。為了更好地識別電泵生產系統(tǒng)所出現(xiàn)的生產問題有人將人工神經網絡技術應用進來。2000 年東華大學李剛先生以電流卡片為主要依據，根據神經網絡的適于特征識別的特點，采用建模于動態(tài)仿真方法來進行電流卡片的模擬，訓練非線性神經元，用 BP 神經網絡完成函數逼近，解決電流卡片系統(tǒng)模擬識別問題，消除人工識別情況下經驗上的問題。10 2003 年在潛油電泵生產動態(tài)分析的研究中，中國科學院力學研究所提出了原油物性模擬的修正模型，其結果與 PVT曲線有良好的相關性，給出了泵內流體溫升及井筒中流體溫度梯度的計算方

12、法，通過引入井眼軌跡的描述與計算技術，成功的解決了彎曲井段的多相流計算問題，從而可以計算任意井眼形狀中的參數分布規(guī)律。11 2006 年趙曉姣等人利用 FTA（事故樹）分析法原理對潛油電泵的故障進行了分析，繪制了潛油電泵的故障樹、求解了它的最小割集、最小經集和結構函數。對其結構重要度進行排序，找出了電泵系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，給設計和應用提供參考數據，為進一步實現(xiàn)潛油電泵故障診斷開發(fā)提供了條件。8 2008 年周云龍等根據振動與語音信號的相似性和離心泵故障信號的特點，將連續(xù)隱馬爾可夫模型引入了離心泵的故障診斷中。利用自回歸譜不受數據長度的限制，及自回歸模型參數對狀態(tài)變化規(guī)律反應敏感的特點，以信號的 1

13、2 階自回歸譜系數為特征矢量，將其輸入到各個狀態(tài)連續(xù)隱馬爾可夫進行訓練，來實現(xiàn)離心泵的故障診斷。為防止數據下溢，引入前向-后向比例因子算法求其對數似然概率，并采用 k-means 算法對連續(xù)隱馬爾可夫進行參數初始化。在給定的觀測序列中每種模型的優(yōu)化路徑通過 Viterbi 算法實現(xiàn)，用BaumWelch 算法實現(xiàn)重估。有學者提出了在分析泵效和流壓的基礎上繪制工況管理圖，用潛油電泵井工況管理圖分析油田區(qū)塊油井生產狀況后，可根據不同區(qū)域的井，采取不同的生產措施，挖掘油田區(qū)塊的生產潛力，提高設備的利用率。122.2電潛泵的應用2.2.1 電潛泵的工作原理 電潛泵全稱電動潛油離心泵，簡稱電潛泵，是將電

14、動機和多級離心泵一起下入油井液面以下進行抽油的舉升設備。其工作原理是地面通過變壓器、控制屏和電纜將電能輸送給井下電機，電機帶動多級離心泵葉輪旋轉，將電能轉換為機械能，將井液舉升到地面。電潛泵廣泛應用于非自噴高產井、高含水井和海上油井。132.2.2電潛泵的發(fā)展 （1）低排量高效泵 位于俄克拉荷馬州的Wood Group電潛泵公司最近研制了一種低排量高效電泵系列,包括TD150、TD300和TD460三個型號。這種新型電泵屬于該公司400系列產品,具有流道大、排量低、效率高等特點,大流道的設計有助于開采低重度流體、避免氣鎖以及減少結垢等,其效率和單級揚程都居行業(yè)首位。與同級數的普通電泵相比,該低

15、排量泵可降低功耗約15%22%。由于壓頭系數較高,在相同揚程下,所需級數也更少。TD150的排量從80bbl/d至280bbl/d。可替代有桿泵開采產量較低的深井、斜井。低排量高效電潛泵的研發(fā)成功進一步擴大了電潛泵的應用范圍,為人工舉升提供了更多選擇。14（2）多葉片泵 俄克拉何馬克拉莫貝克休斯公司的分部Centrilift已經采用了MVP多葉輪泵。同常規(guī)電潛泵裝置相比,這種泵更適用于含游離氣較高的液體,防止了氣鎖并提高了舉升能力。該泵可以單獨使用,或是充當一臺標準電潛泵的供給泵。該系統(tǒng)采用Centrilift公司的Autograph PC設計及模擬軟件。在開發(fā)過程中,對多葉片泵的性能進行了測

16、量,并利用現(xiàn)場氣體測試循環(huán)裝置作了進一步試驗。在美國西部的一口油井中,油氣比超過16000。將該系統(tǒng)加在原有的電潛泵上,油井的動液面下降,產量增加了75%,由18bbl/d提高到32bbl/d,同時,產氣量增加了近一倍。15（3）大流道電潛泵 Oklahoma州Oklahoma市的Wood Group電潛泵公司(WGESP)提供了兩種新型高效率的大流道泵,TD150和TD460,這兩種泵型最近已經歸到該公司的400系列產品中。在一項連續(xù)開發(fā)的委托中,該公司已經將其使用最多的一種泵用高效葉導輪代替。這種被稱為TD460的新型泵具有較大流道的葉導輪,有助于開采低重度流體、處理更多氣體以及減少結垢的

17、影響。這種電潛泵葉導輪具有全行業(yè)最高的效率和單級壓頭。同現(xiàn)有450bbl/d范圍內的電潛泵相比,TD460葉導輪設計可降低功耗約15%22%。由于壓頭系數高,該設計在相同揚程下所需功率更低。TD460是在同樣具有大流道設計的TD150葉導輪的基礎上開發(fā)的。WGESP提供了包括TD150、TD300和TD460等產品在內的400系列電潛泵。16（4）用于開采高粘流體的電潛泵 Centrilift公司設計開發(fā)的VIPER是目前唯一的、專門用于開采高粘流體的電潛泵。該泵的葉導輪結構設計獨特,正在申請專利。如圖1所示,它具有與常規(guī)泵完全不同的葉片,可提高對流體的剪切,并減少表面阻力。通過此項技術突破,

18、該泵使高粘流體采出井的生產得到優(yōu)化。和常規(guī)電潛泵系統(tǒng)相比,該設計降低了功率需求,提高了舉升揚程。設計中采用導流輪提高流體在泵吸入口的剪切,同時擴大葉導輪的葉片流道以減小內部摩阻。從而提高了總的動態(tài)壓頭和效率,降低了功率需求。VIPER葉導輪采用較短的流道,提高了對流體的剪切該系統(tǒng)設計可有效提高電潛泵開采高粘流體的性能。和常規(guī)電潛泵工藝相比,隨著流體粘度提高,該泵的性能也相應提高。在Centrilift公司的試驗循環(huán)設備中測量了泵在不同粘度下的性能,該設計還可進一步優(yōu)化。16（5）代替桿式泵的電潛泵 WOOD GROUP 公司發(fā)展了一種新型的、代替桿式泵的、小容積電潛泵系列。這一新型的電潛泵具有

19、更高泵效、更寬大的葉片設計、更可靠的止推環(huán)面積和更小的操作范圍。對于井筒偏差或者井眼太深而用常規(guī)桿式泵不能長時間運轉的開采, 這種新型小體積泵是一個不錯的選擇。目前, 這一階段已經實現(xiàn)了在每天80 桶到 280 桶小范圍的操作。此外, 這種新的電潛泵操作費用上已經可以和現(xiàn)在的桿式泵競爭。15（6）使用連續(xù)油管下入電潛泵 在許多現(xiàn)場應用中,對于一些排量高的生產井,如在7in套管中電潛泵排量達30000bbl/d,是無法使用連續(xù)油管生產的。目前,Schlumberger公司開發(fā)了一種專利設計,使用連續(xù)油管下入電潛泵的CrossFlow系統(tǒng),用于復雜工況的生產。使用該系統(tǒng)后,大排量井可以正常生產,而

20、該系統(tǒng)中的流體并不從連續(xù)油管中采出。對于產出液中含大量自由氣的情況,該系統(tǒng)可與Schlumberger公司的大排量氣體分離器結合使用。報告顯示使用該系統(tǒng)可使高粘油的開采更加容易,而且開采非高粘油和非乳狀液時,可以減少泵級數。不需起出連續(xù)油管下入的電潛泵,就可進行地層測試和油井作業(yè)。另外,SPOOLABLE氣舉系統(tǒng),可以加在使用連續(xù)油管的電潛泵系統(tǒng)中,作為電潛泵失效時的備選;或者和電潛泵結合使用,以降低對功率和舉升揚程的要求。16（7）變頻驅動電潛泵 美國 Reda 和Centrilift公司推出了新改進的變頻驅動裝置。Reda 公司的新變頻裝置的輸出電壓和頻率由微處理機監(jiān)控和調整, 系統(tǒng)有診斷

21、和關井保護性能。該系統(tǒng)的故障記憶裝置、地面故障保護裝置、高速限制裝置等一些組件已經標準化。Centrilift 公司新改進的變頻控制器安裝了數字顯示器, 便于讀數和使用。并增加了電流不平衡探測回路, 使系統(tǒng)具有更可靠的探測和關閉能力。17（8）耐 H2S 的電潛泵 ODI公司開發(fā)了一種用于高含 H2S 油井的電潛泵。該設計在泵、密封腔室和電機利用了耐 H2S的材料。H2S氣體一般通過彈性材料和密封滲入, 引起電機先期損壞。用專門的密封腔室波紋管來阻擋這種滲透作用。該密封腔室裝有兩個彈性材料腔室和一個吸收H2S的凈化器腔室。通過密封腔室波紋管滲入的任何 H2S 將被凈化器所吸收, 因而進入電機的

22、總量顯著減少, 從而延長了電機的壽命。17（9）節(jié)能隔膜電潛泵 俄羅斯伊熱夫斯克電動機械廠研制了用于低產油井的 UEDN5 型隔膜電潛泵, 共有七種型號, 所有型號電泵裝置規(guī)格都一樣: 直徑 117mm, 長度 2700mm, 重量 120kg。隔膜泵是旨在開發(fā)用于低排量但具有較高效率的泵, 并具有電潛泵無抽油桿的特點。烏德摩爾特石油聯(lián)合公司和韃靼石油聯(lián)合公司在俄羅斯的 70000 口低于 15的井中使用, 免修期不少于 335d。172.3電潛泵新工藝2.3.1 雙重電潛泵機組 美國加州一家公司在不增加套管直徑的情況下，為了提高油井的日產量，在同一油井套管內下入兩套機組。一上一下，用一個配件

23、裝將上下兩套電潛泵機組固定在油并套管內的下憊管底部，串聯(lián)使用，明顯地提高了泵效，增加了單井產量。192.3.2 電纜懸掛電潛泵 電纜懸掛電潛泵工藝，最初是由雷達公司發(fā)起的.它是用一根特制的電纜將電潛泵憊掛在套管內，使之運轉，并可上下移動，泵總的重量完全由電纜承擔. 該項工藝的好處是加大了排量，提高了泵效，和普通泵相比，電纜懸掛電潛泵的排量是油管下泵排量的兩倍.修井作業(yè)既省力又省功，降低了維修成本，又減少了維修時間.最初的設想采用倒置電機/泵的方法，即上邊電機，中間保護器，泵在最下邊.這樣便于電機冷卻。因電纜材質給試驗帶來了困難.1986年雷達公司經過試驗，在封隔油管懸掛器中設置了一個安全閥，以

24、避免井口的損壞，該安全閥可控制產液路線。192.3.3 GasMaster氣體分離器 Centrilift公司研制了一種名為GasMaster的大排量高效氣體分離器。氣體分離器包括旋轉式和旋渦式、高排量和低排量幾種型號供選擇,以適應復雜多變的油井工況。該分離器的設計原理與常規(guī)分離器不同,含氣量較高時,常規(guī)分離器無法提供足夠的壓力以克服系統(tǒng)的流量損失,且排量較大時吸入口的設計阻礙流體通過。而高效分離器采用大角度螺旋形葉片,優(yōu)化的葉片設計可有效處理自由氣體,增大兩相流流量。142.3.4耐高溫電潛泵系統(tǒng) Baker Hughes Centrilift公司開發(fā)了一種耐高溫電潛泵系統(tǒng),該系統(tǒng)適用于重質

25、油藏蒸汽輔助重力泄油技術(SAGD)。在加拿大重質油的產量急劇增長。所謂SAGD技術即雙向鉆井,頂部水平井眼注蒸汽,底部井眼則生產受熱融化的重質油,但極限溫度和溫度循環(huán)問題制約著該項技術的進展。為解決這些問題,Cen-trilift公司通過最小化系統(tǒng)彈性、強化電子連接點絕緣性、設計特殊部件等工作克服來自軸向和徑向的溫度增加以及額外的原油膨脹。耐高溫電潛泵系統(tǒng)下井前的測試工作由SAGD環(huán)境測試裝置完成,它是一個耐高溫、閉環(huán)的測試儀器,可對系統(tǒng)進行為期18天的循環(huán)溫度測試。主要技術性能為:流動溫度大于500(260),壓力達到1000 lb/in2,最大流量達到27800bbl/d。耐高溫電潛泵系

26、統(tǒng)的基本設計特征: 發(fā)動機采用特殊的內部焊接技術以應對復雜的井下工況。 對密封部分的初步測試表明需要改進止推軸承和徑向軸承、軸密封以及膨脹腔室。由于彈性和極限溫度的限制,密封是最具挑戰(zhàn)的設計部分。 SAGD作業(yè)的溫度循環(huán)特性要求設計特殊化,例如在磨損和腐蝕工況下必須采用特殊的焊接和涂層以延長系統(tǒng)工作壽命。應用SAGD技術時,在機械設計方面還需考慮級數壓縮的問題。 泵引發(fā)的熱膨脹特殊的泵吸入口設計可減小熱膨脹。142.3.5 帶有地面操作界面的井下傳感器 Wood Group電潛泵公司開發(fā)了一種名為Smart-Guard(聰明衛(wèi)士)的井下傳感器及其地面界面系統(tǒng),用于對電潛泵和地層條件進行可靠、精

27、確和實時監(jiān)測。操作者可以獲得有關設備和井下主要工況的可靠信息。目前,一套新的監(jiān)視系統(tǒng)可以準確可靠地跟蹤并回放和主要工況參數有關的實時信息,系統(tǒng)還可對所選輸入參數的輸出響應進行有效控制,從而降低操作費用并延長運行時間。由于采用了代表當今技術水平的最新傳感工藝和先進的現(xiàn)行校準技術,新一代監(jiān)視系統(tǒng)超越了傳統(tǒng)的壓力-溫度傳感器。傳感器的抗震性能已經通過現(xiàn)場試驗。用于監(jiān)測壓力的應力計工藝準確可靠。井筒、電機油和電機繞組溫度通過鉑電阻溫度探測器和J型熱電偶測量。該工藝提高了測試數據的精度和分辨率,將井下壓力的精度提高了0.1%,溫度提高了0.6%。該系統(tǒng)具有選擇記錄功能,可通過程序設置連續(xù)采集數據。162

28、.3.6 SmartGuard測試系統(tǒng) Wood Group電潛泵公司開發(fā)了一種名為Smart Guard測試系統(tǒng),包括井下傳感器和地面接口設備,用于對電潛泵和地層條件進行可靠精確的實時監(jiān)測。利用這套系統(tǒng)操作者可在地面實時跟蹤井下主要設備的參數和信息,還可根據生產需要對輸入、輸出數據進行設置和篩選,從而降低操作費用并延長運行時間。該系統(tǒng)采用了當今最先進的傳感工藝和校準技術,因此其測試準確性和測試功能都遠遠超越了普通壓力-溫度傳感器。該測試系統(tǒng)利用鉑電阻溫度探測器和J型熱電偶測量井筒、電機油和電機繞組的溫度,與普通傳感器相比,提高了壓力和溫度測試的精度和分辨率,壓力測試精度達到0.1%,而普通傳

29、感器壓力測試精度為0.25%,溫度測試精度提高了0.6%。這套測試系統(tǒng)還能準確測試振動和漏失等參數,并及時存儲測試數據,以備技術人員隨時掌握井下機組的運行情況。202.3.7 Phoenix井下監(jiān)測裝置 Schlumberger的子公司Reda公司開發(fā)了一種名為Phoenix的井下監(jiān)測裝置。該裝置利用動力電纜將傳感器測試的數據傳送到地面,測試數據包括泵吸入口壓力和溫度、泵排出口壓力、電機繞組溫度、振動和漏失電流等,傳送到地面的數據通過Schlumberger公司的InterAct軟件進行處理和分析。安裝該測試系統(tǒng)后技術人員可實時監(jiān)測電泵機組的運行情況,有助于延長電泵工作壽命和提高油井產量,大大

30、減小了運行成本。該系統(tǒng)具有以下技術特性: 精確、連續(xù)地測量多項參數 通過記錄器在線存儲歷史數據 系統(tǒng)工作電源與電泵電源相互獨立 數字模擬輸入和輸出數據 用于優(yōu)化電泵機組和油井生產 具有糾錯報警功能202.3.8提高舉升工況監(jiān)測與智能化水平 油井工況不斷變化!舉升工況監(jiān)測與診斷是一項永恒的任務,目的是提高系統(tǒng)效率,降低開發(fā)成本并最大化提高產量。目前電潛泵等都已經發(fā)展了診斷與優(yōu)化技術，仍然存在著優(yōu)化耗時長，步驟復雜的缺點，其發(fā)展方向是從地面分析向井下可視化發(fā)展，與油藏數據相結合，實現(xiàn)實時的監(jiān)測和優(yōu)化。國外設計的柱塞泵實時優(yōu)化系統(tǒng)，可以實時定量可視化模擬井下柱塞泵的動作，柱塞運動，閥的開關以及流體流

31、動狀態(tài)，診斷更加及時和精確。國外目前正在開展的聲波工況監(jiān)測和診斷技術是將來的發(fā)展方向之一，通過對油井聲波信號進行采集，建立聲波特征和井下泵沖程的關系，進行工況判斷。隨著數字化油田的建設，數字化抽油機技術得到了迅速發(fā)展，實現(xiàn)了自動采集數據，遠程控制，實現(xiàn)不停機狀態(tài)下智能調節(jié)平衡，自動調節(jié)沖次，語音提示及語音報警，實現(xiàn)軟啟動和過載保護功能，目前在多個油田應用，綜合節(jié)電率在30%以上。對于新型的舉升技術，尤其是無桿舉升技術，要同步發(fā)展低成本智能舉升技術，能夠在線監(jiān)測電參量，井下泵出，入口壓力，溫度，流量等參數，并通過通訊系統(tǒng)傳輸給地面監(jiān)控系統(tǒng)。操作人員根據生產實際情況設置后，實現(xiàn)自動閉環(huán)舉升。182

32、.3.9 雙電潛泵采油技術 Schlumberger公司的REDA雙電潛泵裝置。此裝置將通過延長電潛泵的運轉壽命減少修井次數,對于WytchFarm油田這樣位于環(huán)境敏感地區(qū)的老油田,減少修井作業(yè)就是一大勝利?？紤]到在采油期間油藏條件的變化,上部和下部電潛泵采用不同的結構組合,設計和安裝時也考慮到將來兩臺泵的轉換問題。生產時首先應用下部電潛泵,其電機功率為125kw,而上部電潛泵除包含150kw的電機外還擁有增加的泵級,以便在含水量增加時保持目標流量。先進的氣體處理裝置將有效解決氣油比隨時間變化的問題。為了隨著油藏條件的變化維持最佳采油動態(tài),BP公司計劃在約兩年半后轉換到上部電潛泵生產。此裝置還

33、可配套安裝具備24h監(jiān)測和優(yōu)化功能的Phoenix MultiSensor型測試儀表,用來測量泵入口壓力、泵排出壓力、入口溫度、電動機繞組溫度、振動和漏失等各項參數。142.3.10消除諧波問題 隨著正弦波驅動裝置的發(fā)布,Schlumberger公司提供了消除電潛泵運行中的負載及端接線諧波問題的技術。這種新型驅動裝置將內置式濾波器和高級脈寬、模塊變速驅動工藝相結合,為電潛泵電機提供近似正弦的電流和電壓波形。該濾波器不需要現(xiàn)場調諧和調整,適用于需要移動到不同位置的陸上變頻調速操作。海上用戶會對該系統(tǒng)結合了濾波器部分的最小化痕跡處理功能,而不需增加額外輔助設備的特點感到滿意。負載接線的諧波和功率分

34、量在驅動裝置輸入端用二極管工藝進行提取。二極管前端的使用使得端接線濾波器可以有效地消除電潛泵運行中工作頻率范圍內的諧波。162.3.11電潛泵智能裝置控制器 WOOD GROUP 公司推出了智能裝置控制器 Smart Guard, 一種全新的不僅僅可以給出壓力數據的探測設備。這項技術創(chuàng)新是在井底監(jiān)測方面的一個突破, 提供了很多幫助電潛泵操作者獲得更高產量和更經濟的方法, 可以幫助操作者解決問題、分析原因和增加泵的運轉時間。此外, 國外電潛泵采油新技術進展還包括 Unico 公司研制的電壓保護裝置、MSI 公司新推出的專利型電機保護器、Schlumberger 公司提供的升舉技術服務、Gentr

35、ilift 最新研制的旋流分離器。212.4存在問題和未來發(fā)展趨勢 目前國內電泵采油井數量基本穩(wěn)定,原因是我國油井普遍產液量較低,電泵機組的成本較高。存在問題是: (1)由于氣油比高,氣體影響嚴重,造成電潛泵泵效低,欠載和過熱等問題。 (2)因結垢和修復機組的應用,電泵井檢泵率較高。 (3)由于泡沫段存在,聲波測試誤差較大。 (4)聚驅井、三元復合驅井故障較多,檢泵周期短。今后攻關方向是: (1)發(fā)展變頻技術和配套技術,降低成本。 (2)深入開展電泵在難采儲量開采及三次采油中的適應性研究。 (3)延長電潛泵的免修期、減少事故率、降低電潛泵的使用成本。 (4)完善選井、選泵優(yōu)化設計、工況診斷技術

36、,提高電潛泵應用水平。 (5)擴大電泵在復雜結構井及其它領域的應用規(guī)模。 (6)開發(fā)適合含游離氣較高液體的多葉輪泵、專門用于生產高粘流體的高粘性流體電潛泵、有利于生產較輕流體的新式、高效的寬葉輪開口泵和高可靠性的、實時對電潛泵和井下條件進行監(jiān)控的帶地面接口的井下傳感器。15畢業(yè)設計（論文）研究的主要內容 1)海上電潛泵舉升工藝的工作原理及應用； 2)海上電潛泵舉升工藝的設計方法與系統(tǒng)設計； 3)海上電潛泵的安裝規(guī)范； 4)海上電潛泵的故障診斷。所采用的研究方法 通過調查法，在網上資料庫或圖書館中調查電潛泵應用現(xiàn)實狀況及它的發(fā)展歷史，對資料進行分析歸納，了解上電潛泵舉升工作原理，安裝及故障診斷。然后開始編輯程序建立模型，最后進行校正分析。5.時間進度安排 第1周：跟指導老師見面，了解論文相關情況；第2周：完成外文文獻翻譯；第34周：完成論文開題報告；第56周：完成海上電潛泵舉升工藝的工作原理及應用部分；第78周：完成海上電潛泵舉升工