Centrilift
ESP Sizing
Well Terminolgy & Pump Parameters
TERMINOLOGIES
n WELL
TERMINOLOGY
n static level
n producing (dynamic)
fluid level
n bottom hole pressure
n pump intake pressure
n drawdown n WELL FLUID
TERMINOLOGY
n sweet and sour crude
n bubblepoint
n specific gravity
n API gravity
n viscosity
n productivity index
n inflow performance
relationship
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WELL TERMINOLOGY
n How much oil (liquid) can a well produce ?
n What is the downhole pressure at desired rate ?
n Two Pressures to know : Static Pressure at datum point and Well Flowing Pressure at this same datum point at a certain rate. Datum Point
preferably as close as possible to the perforations.
n The pressure at the perforations will cause the fluid in the well bore to rise until the pressure equals the reservoir pressure due to the column of liquid over the perforations.
n As the reservoir pressure changes, the height of the column changes.
n Downhole pressures are measured with a pressure sensor placed in the well.
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STATIC LEVEL
n The distance from the top of the fluid column to the perforations in the well when the well has been shut-in and allowed to stabilize.
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PRODUCING (DYNAMIC) FLUID LEVEL
n The distance from the top of the fluid column to the perforations when the well is stabilized and producing at a constant flow rate.
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BOTTOM HOLE PRESSURE
n The actual pressure of the reservoir at the well bore. This pressure is often set to some arbitrary datum point in the perforated interval so that all the wells in a field can be related to the same point. The two pressures of interest are the static bottom hole pressure (shut-in well) and the flowing bottom hole pressure (producing well).
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PUMP INTAKE PRESSURE
n The pressure at the pump intake when the well is producing at a constant rate and stabilized. This
pressure is equal to the pressure caused by the column of fluid over the pump This can be expressed as:
–PSI = Ft. * S.G. / 2.31
Where: PSI = pump intake pressure in PSI
Ft. = feet of fluid over the pump
S.G. = specific gravity of the fluid
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DRAWDOWN
n The height difference in feet between the static and producing fluid levels. Drawdown is also expressed as the pressure difference between the static and flowing bottom hole pressures.
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SWEET AND SOUR CRUDE
n Oil is sometimes labeled as either sweet or sour depending on the presence of hydrogen sulfide (H2S). H2S gives the oil a "sour" odor and therefore the name sour crude. Oil with no
H2S is called "sweet crude". Sour crude is very corrosive so it often must be sweetened before it can be pipelined.
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BUBBLE POINT
n The pressure at which the first bubble of gas breaks out of the oil as the pressure on the oil is decreased. Bubble point pressure is often referred to as saturation pressure, since the oil will absorb no more gas above that pressure. The bubble point pressure will vary with the temperature for a given oil system.
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SPECIFIC GRAVITY
n The ratio of the density of a fluid to that of a standard. In the case of oil, the standard is water, so the specific gravity of an oil is the density of the oil divided by the density of water. For gases, the standard is air, so the gas gravity is the density of the gas divided by the density of air.
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API GRAVITY
n This is a different method of expressing the specific gravity. The specific gravity and API gravity are related by the following formula:
n Degrees API = (141.5 / S.G.) - 131.5
n S.G. = 141.5 / (131.5 + API)
–where: S.G. = Specific Gravity
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VISCOSITY
n The resistance of a fluid to flow under a driving force, defined as the ratio of the shearing stress to the rate of shear induced in the fluid by the stress. It is usually measured in centipoise.
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PRODUCTIVITY INDEX
n As was previously mentioned, the static and producing bottom hole pressures are useful in determining how a reservoir will perform for any drawdown pressure.
Productivity Index is the ratio of fluid produced to the change in bottom hole pressure or fluid level.
n Productivity Index(PI) = producing rate / drawdown –Once this PI is determined for a well, a flow rate can
be calculated for any drawdown or vice versa. The
PI can also be represented graphically.
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PRODUCTIVITY INDEX
n Static pressure3000 PSI n Well Flowing pressure2000 PSI n Production7500 BPD
n Drawdown : 1000 PSI
n PI = 7500 / 1000 = 7.5 BPD/ PSI
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INFLOW PERFORMANCE RELATIONSHIPS
n Straight line PI's are fairly good for low drawdowns, but can lead to serious error at high drawdowns, especially if the dynamic
pressure drops below the bubble point.
n If the pressure drops below the bubble point, gas will begin breaking out of solution and form free gas. The gas is much less viscous than the oil and will therefore flow much more easily.
n Free gas will actually bypass the oil as it moves toward the well bore. In addition, gas takes up more volume than the oil and will restrict the oil flow. As a result, the reservoir will yield less oil than might be predicted from a straight line PI.
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IPR
Wells with Gas : No Straight Line for PI Straight Line for PI : Bubble Point low;
not much Gas.
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Well Info for ESP Sizing :
n Casing / Tubing : OD, weight
n Depth of Perforations : MD and VD
n Pump Setting Depth : MD and VD
n Spec. Grav. H2O Required WHP
n API Oil Test (or Current) Rate
n GOR Datum Point
n Viscosity Static Pressure @ Datum
n Well Flowing Pressure @ Datum n Bottom Hole Temperature
n Desired Production Water Cut
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ESP Sizing :
n Based on given Well Data the PI will be calculated; based on desired production the TDH (Total Dynamic Head) for the pump can be calculated.
n If the TDH and the desired production is known the pump and the amount of stages can be selected.
n Based on this pump a motor can be chosen.
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Relationship well data - ESP
n PI = Q / (Pstatic - Pwell Flowing)
n Pump Int. Pressure =
PIP = P wf - [(Datum - Pump Depth) * Spec.Grav / 2.31]
n TDH = Net Lift + Friction Loss + Well Head Tubing Presure n Net Lift (Ft) = Pump Vert. Depth - (PIP*2.31 / Spec.Grav)
n Friction Loss : Read from Chart
n WHP convert to Head in Ft : WHP*2.31/Spec. Grav.
n TDH is expressed in Feet or Meters
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斯伦贝谢旋转导向系统Power-V 使用介绍 1 Power-V 简介和应用范围 Power-V是斯伦贝谢旋转导向系统PowerDrive家族中的一员。所谓旋转导向系统，是指让钻柱在旋转钻进过程中实现过去只有传统泥浆马达才能实现的准确增斜、稳斜、降斜或者纠方位功能，但相对于泥浆马达，PowerDrive有非常明显的优点。 旋转导向系统广泛用于使用泥浆马达进行滑动钻进时比较困难的深井、大斜度井、大位移井、水平井、分枝井(包括鱼刺井)，以及易发生粘卡的情况。 2 旋转导向系统PowerDrive的优点 ⑴反映和降低了所钻井段的真正狗腿度，使井眼更加平滑。用泥浆马达打30m井段，滑动钻进15m，转动钻进15m，井斜角增加4°，得到平均狗腿度4°/30m。实际上，转钻15m井斜角几乎没有变化，这15m的实际狗腿度是零；而4°的井斜角变化是由滑钻15m产生的，这15m的实际狗腿度是 8°/30m。而用Power-V在同一设置下打出的每米都是同样均匀和平滑的，减少了井眼轨迹的不均匀度，从而减少了在起下钻和钻进过程中钻具实际所受的拉力和扭矩，减少了以后下套管和起下完井管串的难度。 ⑵使用Power-V钻出的井径很规则。使用传统泥浆马达在滑动井段的井径扩大很多，而转动井段的井径基本不扩大。这种井径的忽大忽小是井下事故的隐患，也不利于固井时水泥量的计算。 ⑶由于Power-V钻具组合中的所有部分都在不停的旋转，大大降低了卡钻的机会。使用传统泥浆马达在滑动钻进时除钻头外，其它钻具始终贴在下井壁上，容易造成卡钻。 ⑷在钻进过程中，由于Power-V组合中的所有钻具都在旋转，这有利于岩屑的搬移，大大减少了形成岩屑床的机会，从而更好的清洁井眼。这对于大斜度井、大位移井、水平井意义很大。 ⑸由于Power-V钻具组合一直在旋转，特别有利于水平井、大斜度井和3000m以下深井中钻压的传递，可以使用更高的钻压和转盘转速，有利于提高机械钻速。使用泥浆马达在大井斜的长裸眼段滑动钻进时送钻特别困难，经常是上部的钻杆已经被压弯了，而钻压还没有传递到钻头上，还常常引发随钻震击器下击，损害钻头寿命。 3 Power-V 组成部分和工作原理简介 Power-V主要有两个组成部分，它们分别是上端的Control Unit
COMPANY STRATEGY 公司战略 专利权具有严格的地域性，要使一项新发明技术获得多国专利保护，就必须将该发明创造向多个国家申请专利。同一项发明创造在多个国家申请专利而产生的一组内容相同或基本相同的文件出版物，称为一个专利族。在每一专利族中，向第一国申请专利的文件出版物称为基本专利。目前，全球范围内约2/3的专利申请是申请人为了在多个国家和地区获得专利保护，就基本专利的技术内容向多个国家和地区进行专利申请。 全世界每年90％～95％的发明创造成果能在专利文献中查到，基本专利申请状况真实体现了企业技术发展重点和技术实力，是研究企业技术发展策略的重要手段。 在2007年《财富》世界500强企业排名中，斯伦贝谢（Schlumberger ）公司在油气设备和服务领域利 润排名第一，营业收入排名第二。本文以德温特专利数据库（Derwent Innovations Index，DII）申请日截至2007年底的数据为依据，通过对申请日分布、申请人分布、德温特专利分布等展开分析，同时结合企业的市场表现、科研投入等信息，探讨斯伦贝谢公司基本专利策略，希望相关企业能够从中得到启示与借鉴。 一、斯伦贝谢公司 基本专利布局和特点分析 截至2007年底，斯伦贝谢公司拥有的基本专利数为3397件，其上游基本专利拥有量占世界石油上游基本专利的3.4%。检索结果显示，斯伦贝谢公司基本专利具有以下特点。 斯伦贝谢公司基本专利布局及其发展趋势 张运东 李春新 赵 星* （中国石油集团经济技术研究院） * 本文合作者还包括万勇、张丽。 摘 要 斯伦贝谢公司是全球最大的跨国石油技术服务公司，截至2007年底，该公司在石油上游主要技术领域拥有基本专利3397件，占全球石油上游基本专利的3.4%。其中在测井领域，该公司基本专 利拥有量占全球测井基本专利的16.8%；在美国和英国的分支机构申请的基本专利占公司基本专利的 65.5%。斯伦贝谢公司基本专利的11.9%是与其他机构或企业合作申请的，共同申请是该公司专利申请 的重要方式之一。斯伦贝谢公司的专利申请以市场为导向进行重点布局。欧洲和北美既是该公司的市场重点，也是专利申请的重点地区。1996年以来，斯伦贝谢公司对科研的投入不断增加，对科研成果的知识产权保护力度不断加强，其基本专利年均增长率达到21%，在钻井、采油、测井、物探领域的基本专利申请量几乎每年都上一个新台阶。其中，钻井领域技术研发重点为旋转钻井井控设备；测井领域研发重点为电测井、随钻测井和声波测井；采油领域的研发重点为完井/增产。 关键词 斯伦贝谢 基本专利 布局 技术研发 发展策略
电潜泵采油工艺 目录 第一节电潜泵工作原理及系统组成 (2) 第二节电潜泵管柱及测试 (21) 第三节电潜泵井工况分析及故障处理 (25) 第四节电潜泵采油的发展趋势 (38)
电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著的特点。自1928年第一台电潜泵投人使用以来，经过20世纪70年的发展，电潜泵采油在井下机组设计、制造及油井选择、机组选型成套、工况监测诊断及保护、分层开采和测试等配套工艺方面日臻完善，在制造适应高温、高粘度。高含砂、高含气、含H2S和CO2等恶劣环境的电潜泵机组方面也取得了很大进展。不仅用于油井采油，还用于气井排液采气和水井采水注水。 本章着重介绍电潜泵的工作原理、系统组成、地面控制及管柱结构、油井选井、机组配套、工况监测、工况分析、故障诊断、油井分层开采和测试等配套工艺技术。 第一节电潜泵工作原理及系统组成 一、电潜泵工作原理 电潜泵是由多级叶导轮串接起来的一种电动离心泵，除了其直径小长度长外，工作原理与普通离心泵没有多大差别，原理图如图3一1所示。其工作原理是：当潜油电机带动泵轴上的叶导轮高速旋转时，处于叶轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心 沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶 片的作用，其压力和速度同时增加，在导轮的进一 步作用下速度能又转变成压能，同时流向下一级叶 轮人口。如此逐次地通过多级叶导轮的作用，流体 压能逐次增高而在获得足以克服泵出口以后管路 阻力的能量时而流至地面，达到石油开采的目的。 表述电潜泵性能的主要参数有：额定排量Q、 额定扬程（压头）H。额定轴功率P、额定效率 、 额定转速n等参数。电潜泵的额定排量和效率取决 于泵型，额定扬程决定于泵型和级数，额定轴功率 由额定排量和扬程确定，额定转速取决于电机结 图3-1 电潜泵工作原理图 构。 二、电潜泵系统组成及作用 电潜泵采油系统由井下和地面两部分组成，如图3一2所示。 1．井下系统组成及作用 电潜泵井下系统主要由电机。潜油泵、保护器、分离器、测压装置（PSI／PHD）、动力电缆、单流阀、测压阀／泄油阀、扶正器等组成。 （1）电机 电潜泵电机又叫潜油电机，它是电潜泵机组的原动机，一般位于最下端。它是三相鼠笼异步电机，其工作原理与普通三相异步电机一样，把电能转变成机械能。 但是，它与普通电机相比，具有以下特点：机身细长，一般直径160mm以下，长度5～10m，有的更长，长径比达28.3～125.2；转轴为空心，便于循环冷却电机；启动转矩大，0.3s即可达到额定转速；转动惯量小，滑行时间一般不超过3s；绝缘等级高，绝缘材料耐高温、高压和油气水的综合作用；电机内腔充满电机油以隔绝井液和便于散热；有专门的井液与电机油的隔离密封装置一一保护器。 潜油电机结构如图3—3所示，它由定子、转子、止推轴承和机油循环冷却系统等部分组成。
浅谈电潜泵采油工艺及采油技术的发展 摘要：本文主要介绍了电潜泵采油工艺和采油技术，并说明了国内外电潜泵的发展情况，明确了新型电潜泵的发展趋势，着重阐述了电潜泵采油工艺中所出现的新技术和新工艺。 关键词：电潜泵、石油、采油、新进展 石油是我国能源行业极为重要的一部分，其对于我国经济发展的重要性已经被人们深刻的认识到，受到了广泛的关注。电潜泵采油工艺以其优越的性能、良好的效率及较高的自动化程度，受到了广泛的关注与应用。 一、电潜泵采油工艺和采油技术概况 电潜泵（ESP）的全称为电动潜油离心泵（Electrical submersible pump，简称为电潜泵）电潜泵是通过电动机以及多级的离心泵进入到采油井的石油液面下进行抽油的举升设备。 电动潜油离心泵作为石油工业中的一种举升设备，主要作用在于能够将电动机和多级离心泵置入油井中的液面下实施抽油工作。潜油泵工作的基本原理是地面的电源在经过电压器的转换、控制屏，在通过电缆，为井下电机传输电能。井下电机再驱动多级离心泵的叶轮持续旋转，从而把电能转变为机械能，即能够把井液抬升至地面。 由于电潜泵具有较为显著的优势，如设备结构简单、操作方便、工作效率较高，使用电潜泵的油井产液量超过传统杆式泵的2倍，且为全自动化装置，在非自喷高产井、高含水井和海上油田均有不同范围的应用，是时候开采中后期强采的有效途径之一，能够保障油井产量的稳定、高效，并提高经济效益。 二、国内外电潜泵发展状况 电潜泵采油技术发展中，各国的发展水平都不一致，美国是电潜泵采油技术水平最高的国家，而前苏联则是产量最大的国家，大约有56%的石油产量来自于电潜泵。国外的电潜泵呈现出大排量、大功率以及较高的可靠性和较高的耐高温和高压的发展趋势。同时也向着自动化、智能化以及遥控检测的方向发展，从而有效提高了电潜泵的适用范围和适用的时间，从而有效降低了生产的成本。上世纪90年代，我国从美国引进了电潜泵整机以及散件等设备，并在各大油田实现了推广，具有良好的使用效果，为各大油田的中期和后期的开采创造了良好的技术环境。某油田电潜泵采油井占据了机械采油井总数大约10%，而井液的产出量占据总体产液量的30%左右，成为了油田保证石油产量和石油质量的主要方式之一。经过一段时间的发展，我国也已经出现了十余家电潜泵的生产企业，电潜泵的产品批量出口到了俄罗斯。随着相关技术的发展，电潜泵的采油技术也随之不断更新和发展。
与贝克休斯强调独立的数字化业务板块和全产业链覆盖、侧重设备运营不同，斯伦贝谢的数字化转型，一是强调数据、管理系统和硬件设备的有效组合，以实现更高水平的技术一体化，重心在上游勘探开发生产的各个专业领域；二是强调数字技术赋能生产作业，提高作业效率、减少非生产时间、降低综合成本。 在组织架构方面，斯伦贝谢油藏描述、钻井、卡麦龙和生产四大业务集团负责搭建四个专业领域技术平台，将各业务集团内部的硬件设备、软件应用程序、专业领域知识和数字化技术组合在一起，向客户提供无缝衔接的一体化产品和服务。 斯伦贝谢软件一体化解决方案部门是数字化技术和软件开发的主体，成立35年来推出了大量专业应用程序、信息管理系统和IT设备，过去5年加速吸收数字化技术最新成果。2014年，斯伦贝谢在美国加州门罗公园建立斯伦贝谢软件技术创新中心；2016年，美国得州舒格兰工业互联网中心开始侧重云计算、大数据分析、工业物联网、自动化、网络安全领域的平台架构和基础设施架构研发；2017年，位于美国马萨诸塞州剑桥市的斯伦贝谢道尔研究所（Schlumberger-Doll Research Center）设立机器人部门，支持系统自动化业务。 2017年，斯伦贝谢将整个公司的技术研发与设备制造力量重组为勘探与开发、建井、非常规完井、生产管理四个专业领域技术平台（基本上与四大业务集团对应），首先完成各个专业领域内部的研发一体化，推动数字化技术与硬件设备制造、软件开发和专业领域知识一起为专业领域技术系统服务，实现从单个技术创新到技术系统创新的转变。与此同时，斯伦贝谢推出DELFI勘探开发认知环境（DELFI Cognitive E&P Environment），为四个专业领域技术平台提供数字化技术支持；逐步建立数字化硬件框架，为硬件设备提供一套清晰的设计准则，使硬件设备产品能够更好地发挥数字化技术优势。DELFI环境和数字化硬件框架作为统一职能管理平台的一部分，支持各“业务—地域”单元的生产经营。 01专注上游业务专业领域内部创新 斯伦贝谢数字化转型的特点是分步骤的小范围整合，具体表现在业务集团内部努力将彼此独立的数字化技术、硬件设备、软件应用程序和专业领域知识有机组合成一体化专业领域技术系统，即勘探与开发、建井、非常规完井、生产管理四个专业领域技术平台。斯伦贝谢认为精心设计的平台架构既能够促进各个产品和服务共同提高系统绩效，又能够利用全部数据推动系统的持续改进，还能够不断提高系统的自动化水平。
74 目前常用的采油技术主要有自喷采油与人工举升采油两大类。人工举升采油是在地层能量无法满足自喷时，采用机械设备补充井筒能量，将井筒中原油举升至地面的采油方式。人工举升采油技术主要分为有杆泵采油、无杆泵采油以及气举采油三大类[1]。电潜泵采油技术是无杆泵采油技术的一种。本文对电潜泵采油技术进行分析。 1?电潜泵采油技术 1.1 电潜泵采油技术原理 电潜泵采油技术采用油管将离心泵下入井筒，地面电源通过专用电缆线连接潜油电机，进而带动离心泵旋转，将井筒中原油举升至地面。电潜泵采油具有设备简单、采油效率高、排量大、自动化控制程度高等优点。其主要应用高含水油井、高产井等液量较大的油井，海上油田由于平台面积限制，也常采用电潜泵进行采油[2]。 1.2 电潜泵采油技术常见问题 在电潜泵采油过程中，由于液量低、流体性质等影响常造成电潜泵异常。常见的有电潜泵不出液，电机烧坏以及机组过载等问题。造成电潜泵不出液的主要原因可分为泵轴断裂、叶轮磨损、泵发生气锁、管柱泄漏等；造成电潜泵电机损坏的主要原因可分为电机过载运行、液量低、电压过高等；造成泵机组过载的主要原因可分为，原油粘度大、电机不匹配、泵故障等[3] 。 1.3 电潜泵系统优化 高气液比对电潜泵的影响较大，造成电潜泵剧烈震动，严重时造成电潜泵欠载停泵，同时气蚀损害缩短电潜泵寿命。因此，需保证电潜泵有足够的沉没度，降低进泵气液比。但电潜泵绝缘设备对温度具有一定的要求，温度过高，会引起电潜泵设备损坏。因此，确定下泵处温度也是十分必要的。一般可以通过井筒温度场分析，求得井筒温度变化。 2?电潜泵采油技术进展 为了适应不同井况特征，满足复杂井况采油，电潜泵 技术不断丰富发展。例如高粘流体性质电潜泵、耐腐蚀性电潜泵、高效多级电潜泵等。高粘流体性质电潜泵，通过悬挂式泵级设计，降低原油与叶轮之间的摩擦力，大大降低高粘原油举升的动力需求，提高举升效率；耐腐蚀性电潜泵，针对储层中硫化氢腐蚀性气体，设计了密封腔式波纹管阻止硫化氢气体的渗透。该密封室内有一个吸收硫化氢气体的净化室。一旦硫化氢气体渗入到密封室波纹管内，它将被其中设置的净化器吸收，防止了硫化氢对电机的侵蚀。 3?电潜泵发展方向 近年来电潜泵采油技术的不断完善，但仍存在一定问题。电潜泵将朝着以下几个方向发展。①为降低电能消耗，发展变频电潜泵技术，降低开采成本；②为降低电潜泵的使用成本，需延长电潜泵的免修期、减少事故率；③提高电潜泵应用水平，完善选井、选泵优化设计、工况诊断技术。 4?结束语 1）在电潜泵采油过程中，常见的电潜泵异常问题有，电潜泵不出液、电机烧坏以及机组过载等问题。 2）高气液比对电潜泵的影响较大，为降低对电潜泵的影响，需对电潜泵的沉没度进行优化。 3）电潜泵未来发展将朝着节能化、低成本化方向发展。 参考文献 [1]刘景忠. 电潜泵采油技术及其生产系统优化设计[J]. 中国高新技术企业，2014，（23）：11-12. [2]刘竟成，李颖川，陈征，等. 电潜泵（ESP）采油技术新进展[J]. 科技信息（科学教研），2008，（13）：28；55. [3]郑俊德，张仲宏. 国外电泵采油技术新进展[J]. 钻采工艺，2007（1）：68-71；147. 电潜泵采油技术分析 罗鑫民 西安石油大学 陕西 西安 710065 摘要：当地层能量充足的时候，油田可采用自喷方式采油，随着油田开采，地层能量的衰竭，需采用人工举升的方式，弥补地层能量的不足，采出地层中的原油。目前常用的人工举升方式有抽油机采油技术、螺杆泵采油技术以及电潜泵采油技术等。本文对电潜泵采油技术进行了分析。 关键词：人工举升 电潜泵 采油 发展趋势 Analysis?of?oil?production?technology?with?electric?submersible?pump Luo?Xinmin Xi ’an Shiyou University ，Xi'an 710065，China Abstract：When the energy of the formation is sufficient，the self-jetting method can be used to produce oil in oilfields. With the constant oilfield exploitation and development and the depletion of the formation energy，the artificial lifting method should be used to make up the energy lack of formation and exploit the crude oil in the formation. At present，the commonly used manual lifting methods include pumping technology，screw pump technology and electric submersible pump technology. This paper focuses on the oil recovery technology with electric submersible pump. Keywords：artificial lifting； electric submersible pump； oil production； development trend
海上油田电潜泵工况分析 摘要以电潜泵的结构组成、工作原理为基础，结合电潜泵特性曲线分析电潜泵的工况，对电潜泵工况进行了分析，通过对一口井的电潜泵工况分析方法，应用到整个油田的电潜泵工况分析，判断油田的电潜泵是否处于合理的工作状况。通过本文的研究可以应用到油田电潜泵的管理及确定电潜泵的合理工况，延长电潜泵的寿命，提高原油的采收率、经济效益等。 关键词电潜泵；结构组成；工作原理；工况分析 1绪论 1.1研究的目的和意义 电潜泵是一种重要的机械采油设备，具有排量大、扬程高的优点。可广泛用于停喷后的高产油井、含水井、深井及海洋油田中，是油田实现高产稳产的重要手段。 由于电潜泵具有排量大，适用于斜井和水平井，地面配套设备比较简单，电驱动容易实现等显著优点，因此利用电潜泵采油成为海上采油的主要手段之一。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，可以清楚地了解到电潜泵是否在合理的工作区内工作、电潜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。因此建立电潜泵工况分析系统，对于海上油田电潜泵的分析及现场生产指导具有重大的意义。 1.2研究的主要内容 本文根据海上油气田的概况及电潜泵采油在平台的应用程度，提出了对该油气田电潜泵的工况分析课题，以电潜泵的结构组成、电潜泵的工作原理为基础，结合电潜泵的特性曲线来介绍电潜泵的工况分析步骤，对电潜泵来进行工况分析，以此分析方法应用到油田的电潜泵工况分析，然后对于油田的电潜泵故障诊断与排除进行研究。以此课题研究更清晰认识和掌握电潜泵工况分析的技术知识，给予油田确定电潜泵合理工况制度以及电潜泵管理带来方便。 2电潜泵的工作原理及安装方式 2.1电潜泵的工作原理 电潜泵是由多级叶轮串接起来的一种电动离心泵，除了其直径小长度长外，工作原理与普通离心泵没有多大差别，其工作原理是：当潜油电机带动轴上的叶导轮高速旋转时，处于叶轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶片的作用，其压力和速度同时增加，在导
电潜泵采油技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
电潜泵采油工艺 目录 第一节电潜泵工作原理及系统组成 (2) 第二节电潜泵管柱及测试 (26) 第三节电潜泵井工况分析及故障处理 (31) 第四节电潜泵采油的发展趋势 (47)
电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著的特点。自1928年第一台电潜泵投人使用以来，经过20世纪70年的发展，电潜泵采油在井下机组设计、制造及油井选择、机组选型成套、工况监测诊断及保护、分层开采和测试等配套工艺方面日臻完善，在制造适应高温、高粘度。高含砂、高含气、含H2S和CO2等恶劣环境的电潜泵机组方面也取得了很大进展。不仅用于油井采油，还用于气井排液采气和水井采水注水。 本章着重介绍电潜泵的工作原理、系统组成、地面控制及管柱结构、油井选井、机组配套、工况监测、工况分析、故障诊断、油井分层开采和测试等配套工艺技术。 第一节电潜泵工作原理及系统组成 一、电潜泵工作原理 电潜泵是由多级叶导轮串接起来的一种电动离心泵，除了其直径小长度长外，工作原理与普通离心泵没有多大差别，原理图如 图3一1所示。其工作原理是：当潜油电机 带动泵轴上的叶导轮高速旋转时，处于叶 轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中 心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于 液体受到叶片的作用，其压力和速度同时 增加，在导轮的进一步作用下速度能又转 变成压能，同时流向下一级叶轮人口。如 此逐次地通过多级叶导轮的作用，流体压 能逐次增高而在获得足以克服泵出口以后 管路阻力的能量时而流至地面，达到石油 开采的目的。 图3-1 电潜泵工作原理图表述电潜泵性能的主要参数有：额定 排量Q、额定扬程（压头）H。额定轴功率 P、额定效率 、额定转速n等参数。电潜泵的额定排量和效率取决于泵型，额定扬程决定于泵型和级数，额定轴功率由额定排量和扬程确定，额定转速取决于电机结构。 二、电潜泵系统组成及作用 电潜泵采油系统由井下和地面两部分组成，如图3一2所示。 1．井下系统组成及作用 电潜泵井下系统主要由电机。潜油泵、保护器、分离器、测压装置（PSI／PHD）、动力电缆、单流阀、测压阀／泄油阀、扶正器等组成。 （1）电机 电潜泵电机又叫潜油电机，它是电潜泵机组的原动机，一般位于最下端。它是三相鼠笼异步电机，其工作原理与普通三相异步电机一样，把电能转变成机械能。 但是，它与普通电机相比，具有以下特点：机身细长，一般直径160mm以下，长度5～10m，有的更长，长径比达 28.3～125.2；转轴为空心，便于循环冷却电机；启动转矩大，
作为油服行业领头羊，斯伦贝谢2007年开始启动“研究与工程转型”项目， 完善科技创新体系，优化科研过程管理；应用提速手段推动内涵式科技创新， 扩展合作网络实现外延式科技创新，激发人才活力实现企业全方位创新。斯伦 贝谢坚持人才优先、聚焦战略需求、扩大开放合作等科技创新经验为中国油服 企业提供了有益启示。 01坚持科技创新巨额投资和有的放矢 作为全球油服行业的领头羊，斯伦贝谢对“追求卓越”有着独特的理解。重视人才、技术和股东价值是斯伦贝谢的核心价值观，也是其基业长青的秘诀，斯伦贝谢把依靠科技创新为股东创造最大价值，即为客户提供优质高效的全方位技术解决方案作为其不变的服务宗旨。为适应油服行业发展新变化，斯伦贝谢提出长期一体化发展战略，将科技创新作为企业专业能力建设、内外部流程优化、软硬件技术整体赋能的首要推动力量。 斯伦贝谢长期坚持进行巨额研发投资。斯伦贝谢巧妙运用自身体量优势，努力在技术雄心和商业目标中实现平衡，其研发投资在绝大多数时间里超过主要竞争对手哈里伯顿公司和贝克休斯公司之和，研发投资占总收入的比例长期维持在3%左右。依靠巨额投入，斯伦贝谢的技术和标准引领能力不断增强，截至2018年9月，斯伦贝谢申请专利37392件，专利授权16928件，稳居油服行业第一位。 斯伦贝谢在业务选择上有的放矢，深耕技术含量最高的细分专业市场。斯伦贝谢力争在开展业务的每个细分专业市场做到第一或第二，否则就选择退出。目前，斯伦贝谢在其从事的19个细分专业市场中，有12个排名第一， 4个排名第二。 02稳步实施科技创新发展战略 2.1 启动“研究与工程转型”项目
2007年，斯伦贝谢以提高效率和可靠性为目标，启动“研究与工程转型”项目，借鉴其他行业的最佳实践，通过约7年时间重组完善了研究与工程体系，优化了科研项目管理流程。 在此次优化重组中，斯伦贝谢累计投入约 3.5亿美元进行组织架构对标研究，与美国加州理工学院和密歇根大学合作设计项目管理和精益制造培训计划。通过轮训约600名科研项目经理、制造专家以及约4000名工程师，斯伦贝谢将新理念注入研究与工程体系，彻底改变了其全球各个技术中心的运营模式，完全重塑了科技研发、设备制造、供应保障和技术支持各个业务的流程。 2014年，研究与工程转型项目基本完成，新的科技创新体系开始全面发挥效力。 2.2 完善科技创新体系 “研究与工程转型”项目的成功实施，使斯伦贝谢在公司治理和企业管理两个层面建立完善了科技创新体系。 在公司治理层面，斯伦贝谢在董事会中设立科学和技术委员会，监督研发相关事项并为董事会和管理层提供建议。现任委员会共有5名委员，由美国麻省理工学院校长雷夫任主席。科学和技术委员会每年至少召开2次会议，具体关注6类事项：1）研发项目；2）技术中心选址和研发资源分配；3）科研院所互动；4）信息技术和信息系统；5）设备制造技术；6）新技术并购。委员会及各位委员可以直接与管理层成员交流科技工作，分管技术的高级副总裁和分管斯伦贝谢4.0平台的资深副总裁为委员会提供相关支持。 在企业管理层面，斯伦贝谢在高级管理团队中设立分管技术的高级副总裁岗位，全面负责研究、工程技术、设备制造、技术生命周期管理、软件技术和信息技术，直接向公司总裁兼首席执行官汇报，保证科技创新体系的独立性。 斯伦贝谢在组织架构设计中将科技创新体系纳入统一职能管理平台，管理人员依托统一职能管理平台上的“业务—地域”矩阵式组织架构，通过技术
2014斯伦贝谢公司石油工程新技术(二) 1. KickStart压力启动式破裂盘循环阀 KickStart压力启动式破裂盘循环阀由两个阀片组成，通常作为套管柱的一部分被下入井中。通过采用KickStart循环阀，作业者不再需要通过连续油管作业对井的趾部区段进行射孔，因此每口井成本可节省超过100000美元。 2. 新型微地震地面采集系统 新型微地震系统用来对地表和浅层网微地震进行勘察。其通过发现水力压裂时发射在地表或近地表的小型微地震信号，并对该信号质量进行优化来改进几何水力压裂裂缝的图像质量。该微地震系统配备了一流的地震检波器加速计和超低噪音的电子设备，因此在工业中拥有最宽范围的信号检测能力。 3. MicroScope HD技术 MicroScope HD技术能够在随钻测量的时候提供油藏高分辨率图像，有助于油藏结构模型和沉积分析，以及更好地还原裂缝细节特性并优化导电钻井液。它的垂直分辨率能达到0.4英寸，能够使作业者看清井底环境。MicroScope HD技术能够优化完井设计和增产方案，识别薄的或者未波及的产层，在复杂的裂缝网络中提高井眼轨迹定位效果以及通过裂缝描述来预防钻井风险。
4. PeriScope HD多层地层界面检测技术 PeriScope HD多层地层界面检测技术通过将反演模型和方位角测量设备相结合，来对高级井位的地层边界和多产层进行精准定位和描述。PeriScope HD已经在中东、欧洲、亚洲和南美的储藏试验过，同时也在北美的薄储层试验过。无论是在导电或非导电的钻井液中，该技术都能检测到地层边界位置。 5. Mangrove完井模拟系统 Mangrove完井模拟系统是一款储层增产设计软件，用于水力压裂工程设计和模型模拟。该软件以储层三维地质模型中的单井为中心，来设计多级压裂增产的系统策略。Mangrove软件提供了建立预测模型和评价非常规储层水力压裂处理的具体设计流程，同时也继续支持常规储层的流程与建模。Mangrove系统能够在精细层面上综合储层非均质性、岩石组构、物理和地质力学特性等信息，有助于工程师们快速做出决断、调整增产方案。 6. GeoSphere储层随钻测绘技术 使用GeoSphere储层随钻测绘技术的钻井团队能够通过将前所未有的钻井孔周边深度勘测法与新颖的数学反演法相结合，来绘制他们的储层示意图，从而优化油气生产和储层管理。GeoSphere服务能进行从井孔处下延超过100英尺的深度调查，降低钻井风险，实现油井精确着陆，从而无需开钻先导孔。此外，其也有助于地学科学家改善地震解释，完善地理结构模型。GeoSphere服务已在全球140多个油井进行过测试，包括北美、南美、欧洲、中东、俄罗斯和澳大利亚境内各地。 7. NGI非传导泥浆地质成像仪 NGI非传导泥浆地质成像仪采用简单的电极排列以及创新的机械设计，来提供高清、全覆盖式8英寸钻孔图像。该系统所形成的微电阻率图像是地层地质的真实再现。与传统的适用于油基泥浆的成像仪不同，该成像仪不受无意义的人为因素以及仪器覆盖面的影响，成像分辨率较高。 8. BroadBand序列压裂技术 BroadBand序列压裂技术在井筒内进行持续分隔压裂，保证每一层的每一个射孔孔眼都被压裂，相比于常规方法，该技术极大地提高了产量和完井效率。这种BroadBand序列压裂工艺技术适用于新井完井作业，能够摆脱桥塞等机械工具，提高临时射孔孔眼的分隔。该压裂工艺已经进行了500多次现场试验。 9. UltraMARINE海水基压裂液 UltraMARINE海水基压裂液主要用于海上压裂作业井筒工况优化。通过控制工作液PH值，该技术可以有效抑制液体结垢，降低杂质沉降风险。根据测试结果，该体系对高矿化度水源适应性很好，即使矿化度超过100000ppm，依然表现良好。UltraMARINE海水基压裂液降低了对淡水资源的依赖，有利于油气公司在淡水资源缺乏的条件下施工。
多功能开放式软件设计 按时提供稳定的软件产品需要严格遵守既定的开发计划。开发小组根据客户需求针对其产品设定部分功能,当然也就不可避免地排除了部分强化功能。向外部程序设计者开放软件开发流程可以为增加新的软件功能开辟另一条途径,这样做对生产时间和原始产品的质量都不会产生任何影响。 在理想情况下,一个软件只具备某用户所需的一些功能,仅消耗当前任务所需的资源,而且拥有以这些功能为中心的人机交互界面。但在现实中却很少有这样的情况,所开发的软件功能往往需要满足多个不同客户的需要。结果可能导致该软件对某些人而言过于复杂,而对其他一些人而言又缺少关键组件;不过有一种方法可以解决这一难题,该方法正被越来越多的软件开发公司和用户所采纳。开发人员可以通过开发应用编程界面(API 获取软件程序或操作系统状态和功能方面的信息[1]。软件开发人员可能会选择通过建立一个 API 而取消对特定组件或所有软件的锁定,以便使客户或其他开发者可以添加新的功能来增强软件的性能。这一点对独立开发者而言非常有利, 因为独立开发者可以选择增加新的功能, 可以根据自己的计划自主选择, 也可以在不受原开发者约束的条件下自由开展工作 [2]。过去 , 软件开发人员要想增加软件程序的新功能必须先修改该程序的源代码 [3]。修改源代码会产生以下两方面的问题:首先,这样做会使原开发者无法控制原始软件的修改;其次,任何使用源代码的人员都可以公开使用与原始软件相关的专用自主知识产权(IP 。但与 API 结合后,开发者就具备了使用高级编程语言的新能力 [4]。独立开发者编写的算法与原始程序的数据和公用程序之间通过 API 进行交互。 最初是由某开发者开发、后来又由某独立程序设计者进行扩展的软件程序可以通过计算器的一系列功能进行比喻说明。某开发者开发出了包括加、减、乘、除程序在内的简单程序。后来,某独立编程者在此基础上增加了正弦、余弦和正切三角函数之类的函数运算功能。如果原始开发者通过开放的 API 能够提供计算器软件必要组件的话,那么就可以在不修改源代码的条件下将新功能“插入”简单的计算器中 [5]。
Kalon F. Degenhardt Jack Stevenson PT. Caltex
Riau
Byron Gale
Tom Brown
Duane Gonzalez Samedan
Scott Hall
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Warren Zemlak
Sugar Land
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Bernie Paoli
60
> CT Express
Medicine Hat
2001
61
[3]
25 30% 25% Brent
[1]
[2]
3 4
> 300 90 6 24
62
Increasing depth
[4]
1992
>
31 2
1 Hatzignatiou DG Olsen TN Innovative Production Enhancement Interventions Through Existing Wellbores SPE 54632 SPE 1999 5 26 28 2
180 PFP
3 1
1
>
9
4 Zemlak W CT Conveyed Fracturing Expands Production Capabilities The American Oil & Gas Reporter 43 9 2000 9 88 97
2001
63
2014斯伦贝谢公司石油工程新技术(一) 1. TrackMaster OH裸眼造斜侧钻系统 TrackMaster OH裸眼造斜侧钻系统是一种用于裸眼侧钻作业的综合性技术方案。它只需一次起下作业即可精确地开始造斜，极大地提高了钻井的稳定性和可靠性。该系统主要由六部分组成，分别是液压启动可膨胀锚，常规造斜器特有的钢斜面，金刚石钻头，涡轮钻具，含有液压用油的送入工具以及多循环旁通阀。目前已在花岗质砂岩层中成功应用。 2. 海上高温高压油藏封固井技术 斯伦贝谢在巴西海域桑托斯盆地1-OGX-63-SPS井的封弃井作业中采用了最新的海上高温高压油藏封固井技术。该技术主要用于水泥塞设计，施工和评价等方面。最终，斯伦贝谢用此技术成功地打入了水泥塞，进行了储气层隔离，并圆满地完成了此次封井作业。 3. FUTUR水泥产品 FUTUR水泥可用于油井、冷凝液井和天然气井的固井作业。此外，它在封堵和弃井作业以及需要加强持续套管压力或者表层套管溢流防护的地方也大有用处。较其它竞争产品，FUTUR水泥具有阻止油气井油气运移，减少昂贵补救工作，以及降低设备要求等优势。 4. NeoScope无源随钻地层测井技术 NeoScope技术是业内唯一一项无需放射性化学药品的随钻地层测井技术。这套工具是以脉冲中子发生器为基础的随钻测井伽马密度测量工具，能够提供与传统伽马-伽马密度工具相比拟的高品质体积密度测量结果。 5. 大井眼SonicScope多极声波随钻测井技术 SonicScope是一种先进的多极声波随钻测井技术服务。SonicScope服务可提供高保真度测量结果，确定地层空隙压力和坍塌极限，从而加强钻井风险管理。SonicScope服务已在全球范围内开展过现场试验，包括