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浅谈电动潜油泵采油技术的现状与发展

发表时间：2021/6/10 来源：《中国科技信息》2021年7月作者：张斌、李静、孙建勇

[导读] 随着电潜泵技术的不断发展，切实提升了电潜泵采油的技术水平。采油工艺中，电潜泵采油凭借其简单的采油设备、较高的自动化水平以及较高的采油效率等优点，近年来得到了广泛的关注和推广。基于此，本文首先阐述了电潜泵采油的工作原理、常见问题及其系统优化，然后分析了国内外电潜泵发展状况，最后进一步探讨了电潜泵采油的发展趋势。

山东滨州中石化胜利油田分公司滨南采油厂采油管理八区张斌、李静、孙建勇 256600

摘要：随着电潜泵技术的不断发展，切实提升了电潜泵采油的技术水平。采油工艺中，电潜泵采油凭借其简单的采油设备、较高的自动化水平以及较高的采油效率等优点，近年来得到了广泛的关注和推广。基于此，本文首先阐述了电潜泵采油的工作原理、常见问题及其系统优化，然后分析了国内外电潜泵发展状况，最后进一步探讨了电潜泵采油的发展趋势。
关键词：电潜泵；原理；发展趋势
        当前是一个经济全球化时代，我国石油开采行业建设发展要与时俱进，跟上时代前进的脚步。石油企业要想在竞争激烈的市场上脱颖而出，最大程度满足社会对高质量石油的使用需求，就必须创新运用先进的采油技术，结合开采环境和成本合理采用对应的原油开采技术。
        电潜泵采油技术属于无杆泵采油技术的一种，其工作原理是通过利用电潜泵进入到采油井石油液面展开抽油举升，基于电机带动多级离心泵的叶轮转动，实现将电能有效转换为机械能，最终将采油井中的井液提升至地面。
        1电潜泵采油技术分析
        1.1电潜泵采油技术工作原理
        电潜泵（ Electrical submersible pump， ESP）是电动潜油离心泵的简称，其是借助电动机及多级离心泵进入至井筒的石油中开展抽油的举升设备。电潜泵采油的工作原理是地面上的电源通过变压器、控制屏及专用电缆等设备将电能传输至井下的电机中，经由电机驱动离心泵的叶轮旋转，进一步将电能转化成机械能，最终将井筒中的原油提升至地面。电潜泵采油具有设备结构简单、采油效率高、自动化水平高等优点，可广泛适用于高产井、高含水油井等液量相对大的油井，海上油田因为受平台面积影响，所以也经常采用电潜泵开展采油。
        1.2电潜泵采油常见问题
        当石油企业在利用电潜泵技术进行原油开采时，由于会受到流体性质、液量低等因素的影响，从而容易导致电潜泵设备在运行中出现各种异常问题，造成企业一定的经济损失。电潜泵采油技术运用中常见的问题有电潜泵不出液、机组过载以及电机运行过度烧坏等，相关工作人员要结合实际问题产生原因及时采取有效控制解决措施，确保电潜泵的安全稳定运行，避免造成企业严重的经济损失。
        电潜泵在运行过程中出现不出液问题的原因包括了管柱破裂泄露、叶轮严重磨损以及泵轴断裂等，根据不同情况相关工作人员要采用不同检修维护措施。而导致电潜泵电机出现损坏问题的原因包括了电压过高、液量低以及电机过载运行等，导致电潜泵出现机组过载问题的原因包括了电机不匹配、原油粘度大以及泵故障等。
        1.3电潜泵系统优化
        在高气液比的影响下，会致使电潜泵发生剧烈震动情况，甚至可能会导致电潜泵欠载停泵，并且气蚀损害会降低电潜泵的使用年限。所以，需要确保电潜泵拥有充足的沉没度，调节进泵气液比。同时，电潜泵绝缘设备对温度提出了较为严格的要求，温度过高，会加速电潜泵电机电缆绝缘设备老化，倘若机组持续升温，最终会造成电潜泵电机损坏、电缆烧断等故障。所以，有效调节下泵区域稳定也至关重要。通常情况下，可通过井筒温度场计算与分析，以此获取井筒温度转变情况。另外，出砂情况下，缩减运行频率，缩减生产压差，防止由于过量出砂造成泵机磨损及生产管汇侵蚀。通过添加诸如防垢剂、破乳剂等化学药剂，也有助于实现对电潜泵系统运行的有效优化；还要合理调节电压波动，因为频率波动重要影响电潜泵运行稳定性及电潜泵能耗情况。

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        2国内外电潜泵发展状况
        电潜泵采油发展中，世界各国呈现出各不相同的发展水平，其中，美国是电潜泵采油技术最先进的国家，而前苏联是电潜泵采油产量最大的国家，电潜泵采油产量在其国家石油总产量中占比可达到约56%。近年来，国外电潜泵采油不断趋向于大排量、高功率、高可靠性等发展方向。与此同时，还呈现出信息化、智能化的发展趋势，以此很大程度上扩大了电潜泵采油的适用范围及适用时间，并降低了采油的成本。20世纪90年代，我国首次从美国引进电潜泵整机及其相关设备，并在众多油田开采中进行了推广，以此收获了可观的推广效果，为各大油田中后期采油提供了可靠的技术支持。例如，在我国大庆油田中，电潜泵采油井在机械采油井总量中占比约10%，而石油产量则在油田总产量中占比约30%，并且，电潜泵采油的引入，显著提升了大庆油田的石油产量及质量。经过近30年的发展，我国现已涌现出了数十家电潜泵的生产企业，并实现了电潜泵的海外出口。随着相关技术的不断发展，电潜泵采油技术亦在不断发展成熟。
        3电潜泵采油的发展趋势
        3.1防砂电潜泵
        随着近年来稠油冷采技术的不断推广，在石油开采中不可避免地会生产出砂。为了解决此类问题，国内外众多电潜泵生产企业对适用于出砂井的电潜泵展开了广泛研究。影响电潜泵使用年限的砂粒多以细砂、细粉砂等为主，它们往往会进入到电潜泵的泵轴承及叶导轮的缝隙中，进而使泵轴、轴承及叶导轮出现严重磨损情况。近年来，美国REDA和BAKERHUGHES公司研制出了ARZ、ARZ-ZS防砂电潜泵，它们的平均运行寿命可超过600d，其防砂原理主要在于引入耐磨泵轴、轴承以及叶导轮，从而提升电潜泵表面硬度，同时借助压紧式叶导轮结构方法砂粒进入泵轴承、叶导轮缝隙。ARZ耐磨轴承材料以氧化铝为主，经由烧结工艺生成，可适用于一般的出砂井；ARZ-ZS耐磨轴承材料以氧化铝、硅碳钢为主，可适用于出砂相对严重的出砂井。
        3.2高汽油比电潜泵
        转至电潜泵中的游离气会对电潜泵的使用性能、使用周期产生极大的影响，甚至可能会出现气锁问题，反复的启停同样会降低电潜泵的寿命。伴随深井及高汽油比油井的开发，此方面问题更是越来越突出。近年来，国内有一些生产企业研制出双节分离器以开展游离气的分离，进而保障电潜泵的有序运行，然而这一做法会造成天然气举升能力出现严重的浪费。美国 REDA 公司则推出一款 AGH 气体处理设备，其可将压缩处理完的气体与液体一同传输进电潜泵中，并借助气体的举升能力，缩减电潜泵的电机功率及扬程，进而达到节约电能及提高原油产量的效果。
        3.3高温电潜泵
        针对深井、超深井、蒸汽吞吐等油井，它们对电潜泵电机、电缆绝缘材料及保护器胶囊等相关材料的耐高温性能提出了严格的要求，因此该部分油井需要应用高温电潜泵。近年来，以美国为代表的一些发达国家，适用于120℃、150℃井温的电潜泵机组已得到广泛推广，并实现了批量生产。美国REDA公司研制的HOTLINE系统的电机最高耐温可达到288℃，电缆最高耐温可达到232℃，使用寿命则突出了400d。
        4结束语
        总而言之，在新时期石油开采中，电潜泵扮演着越来越重要的角色。因此，必须要加强对电潜泵采油的不断研究、优化，确保电潜泵采油可收获更理想的发展成果。唯有如此，方可更充分满足我国石油行业的发展需求。因此，对电潜泵采油及其发展趋势进行探索与研究，具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1]陈骁逸，张军蓓.电潜泵采油工艺在油田的研究及应用[J].科技经济导刊，2019,27(08):77.
[2]高军，吴娜，董龙，等.电潜泵采油工艺在油田新技术领域中的应用探析[J].中国化工贸易，2013,09(10):22.
作者简介：张斌，男，山东滨州市人，汉族，注采站职工，从事采油现场操作工作。