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油田潜油电泵打捞技术的应用分析作者：秦华卫来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第06期【摘要】潜油电泵技术作为石油开采的主要技术，已经广泛应用到各个油田开发中，成为促进油田高产、稳产的关键手段，而由于采用过程中一些意外事故的发生，加之潜油电泵自身限制性因素影响，造成潜油电泵打捞困难。
本文结合一些打捞问题，对潜油电泵打捞技术的应用进行分析。
【关键词】潜油电泵打捞技术油田开发应用分析1 潜油电泵系统潜油电泵以整套系统存在，主要包括，井下部分：保护器、分离器、潜油电机、潜油电缆等，其中保护器在进口段和潜油电机间，通过提供电机油膨胀气体、平衡压力、进行井液隔离、承受轴向力等功能对电机保护起到重要作用；地面部分：变压器、控制柜、变频器等；辅助设备：接线盒、测温测压装置、泄油阀等。
电能为潜油电泵机组的源动力，电网电压按照降压变压器——变频器——升压变压器——潜油电缆——潜油电机，在潜油电机中，将电能转化为机械能，机械能带动潜油离心泵高速旋转，进而提升井液压力，井液通过油管提升到地面，再由地面管线将其传到地面集输系统。
潜油电泵系统具有大排量采液的关键优势，这是其被用于油田开发的主要原因，一般排量范围在30-4700m3/d，扬程不小于3000米，而且这项技术操作简单、管理方便，能够很好适用于斜井、水平井的开采要求，可以根据产液变化进行变频调整，并且容易进行腐蚀、结蜡的处理，使得这项技术被广泛使用。
2 潜油电泵井下事故的原因其一，由于整套设备都安装于井下，而设备本身结构复杂，外径大，这就造成一旦事故发生，需要提出全部管柱；我国油井油层套管多为直径140mm，内径为121-124.5mm，而电泵机组最大外径为116mm，而且每根都很长，一般是70mm，这就使得两者之间的缝隙仅为4mm左右，如果出现油层出砂等情况，将增加打捞难度。
其二，潜油电泵下入深度受到额定功率的限制，井下高温容易导致电缆故障，或是井下环境的腐蚀性造成电机损害等原因，造成各种事故的发生，这就加大了打捞工作量和难度；在事故发生时，如果进行管柱旋转，容易造成电缆缠绕或是转断；电缆碎片多，电缆卡子脱落严重，且落下位置不确定等情况也造成潜油电泵打捞难度提升。
潜油电泵产业领域发展趋势潜油电泵是一种将液体从潜水井中抽出到地面的设备，广泛应用于石油、天然气、地热能、水处理等行业。
随着能源需求和环境保护的要求不断提高，潜油电泵产业正面临着新的发展机遇和挑战。
本文将从市场需求、技术创新、环境保护等方面，分析潜油电泵产业的发展趋势。
一、市场需求1.1 国内外能源需求增长随着人口增长和经济发展，全球对能源的需求不断增长。
中国是世界上最大的能源消费国，国内外对石油和天然气的需求仍然十分巨大。
潜油电泵是石油和天然气开采的关键设备，随着能源需求的增长，潜油电泵市场也将进一步扩大。
1.2 智能化需求增加随着信息技术的进步和人工智能的发展，智能化设备在各个行业中得到广泛应用。
潜油电泵作为一种关键设备，其智能化程度的提升将使其更加高效、可靠和安全。
智能潜油电泵可以通过传感器和数据采集系统实时监测井下环境和设备状态，通过远程监控和控制系统实现远程操作和故障诊断，大大提高了设备的运行效率和可靠性。
1.3 对节能环保设备的需求增加随着全球环境问题的日益突出，各国开始加大对环境保护的重视。
潜油电泵在开采过程中往往会产生大量的废水和废气，对环境造成污染。
为了减少能源消耗和环境影响，人们对节能环保设备的需求越来越迫切。
未来潜油电泵产业的发展趋势将更加注重节能环保，研发更加高效的设备和技术，减少对环境的影响。
二、技术创新2.1 智能感知技术的应用智能感知技术是指通过传感器、无线通信和数据处理等技术手段实现对设备和环境的实时监测、分析和控制。
在潜油电泵领域，智能感知技术可以应用于井下环境监测、设备状态监测、故障诊断等方面，实现设备的远程监控和智能化管理。
通过智能感知技术的应用，可以及时发现和解决设备故障，提高设备的运行效率和可靠性。
2.2 多级动力转换技术的应用潜油电泵在运行过程中需要实现将电能转换为机械能的功能。
传统的潜油电泵通常采用单级动力转换，效率较低。
随着科技的进步，多级动力转换技术开始逐渐应用于潜油电泵领域。
潜油电泵智能节电装置的研制X毕洪波1,2,张玉波1(1.东北石油大学电气信息工程学院,黑龙江大庆 163318;2.北京邮电大学,北京 100876) 摘 要:在进入高含水期的油田开发中,潜油电泵得到广泛应用,而如何提高其采油系统效率,降低电泵采油井耗电量,成为油田节能减排工作的重点。
本文设计了一种新型智能潜油电泵有载调压变压器,给出了结构组成及工作流程,进行了室内外的现场实验,结果表明,该装置可以有效地选择最佳电压,节电效果显著。
关键词:混沌;RBF 神经网络;电力负荷;预测 中图分类号:T E933+.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)07—0037—03 在油田开采中,如何最大限度降低生产成本,达到产能利益的最大化,已经成为油田实现节能降耗的一个重要方面。
潜油电泵是油田中使用的一种重要的机械采油设备,是油田高产稳产的重要手段,同时也是油田主要的消耗设备之一,因此其综合节能技术日益受到人们的关注[1]。
推广使用潜油电泵系统节能技术使潜油电泵机组更加节约电能,降低损耗,对于提高配电设备的供电能力是极其有利的,将给用户带来显著的经济和社会效益[2]。
本文设计了一种潜油电泵智能节电装置,通过自动控制最佳运行电压,在不需要大幅提高成本的前提下,通过电泵井地面设备的技术改造,有效降低了电泵井的能耗,取得了明显的经济效益。
1 潜油电泵智能节电装置的组成当油井处于长期开采状况下,井液会随之发生改变,但机组仍然运行在初始状态,导致机组欠载运行,电机工作效率低,造成对电力能源的浪费。
针对这样工况不理想的油井,智能节电装置自动调整电机的工作电压、电流,使电机工作在与负载相适应的工作点,便可以节省电能[3]。
本文设计的潜油电泵智能节电装置由三部分组成:1.1 测量系统其作用是将主回路中的电机电压和电流信号转换为弱电信号,同时,将有载调压变压器的档位信号进行处理,便于潜油电泵节电器CPU 进行使用。
埕岛油田潜油电泵控制柜运行现状及改进措施摘要】埕岛油田通过海底电缆由陆地电网向海上采油平台供电，受电网波动的影响，每年会出现10余次的停机停井事件的发生，油田成立初期电泵采油井采用工频全压启动方式的潜油电泵控制柜，启动电流为正常工作电流的5 倍~6 倍，对电泵电缆及电机产生很大的冲击，严重影响着机组的使用寿命。
本文通过分析埕岛油田工频全压启动方式的潜油电泵控制柜存在的问题，提出研制软启动技术及变频技术，对软启动技术在电潜泵井的现场应用及取得的效果进行了分析。
关键词：潜油电泵控制柜软启动变频启动一、引言埕岛油田成立初期电泵采油井采用工频全压启动方式的潜油电泵控制柜，启动电流为正常工作电流的5 倍~6 倍，对电泵电缆及电机产生很大的冲击，投用以来对电泵井的生产影响日趋严重。
二、工频全压潜油电泵控制柜现状及主要存在问题（一）启动电流大，影响机组寿命投产以来，海上的电泵油井生产时间越来越长，电缆老化，低绝缘井越来越多。
工频全压启动方式的潜油电泵控制柜启动电流为正常工作电流的5 倍~6 倍，对电泵电缆及电机的冲击较大，容易对机组和电缆绝缘造成破坏，尤其是对绝缘低油井危害更大，严重时甚至造成躺井。
目前埕岛油田已进入中高含水期的提液开发阶段，势必越来越多的倾向选择大功率大排量的电泵机组，工频全压启动方式对大功率电机以及电网的冲击会更加严重。
（二）无法对电泵机组实现降速调节工频全压启动方式的潜油电泵控制柜只能实现电泵机组的全压启动，导致电泵油井只能通过调节油嘴来控制产量，对于地层供液不足的油井无法保证其正常生产，频繁启动会影响井下机组的使用寿命（三）投用时间长，老化严重，故障频繁CB1B、CB1D等部分平台电泵控制柜使用年限超过15年，控制柜的真空接触器、行程开关、继电器等元件老化严重，故障频发，导致油井停井，且配件已经停产，检修困难，无法满足生产需要，影响油井正常生产。
同时，根据海上大泵提液要求，油井排量提高至150m3以上，现有控制柜无法满足油井生产需要，以合理调节油井生产参数。
1现状电动潜油离心泵采油系统由多级潜油离心泵、潜油电动机、保护器、油管柱及附属部件、动力电缆、地面控制装置（包括变频器、控制屏、接线盒等）及辅助装置（包括井口装置）组成[1]。
电动潜油离心泵采油系统与其他机械采油方式相比，具有排量大、扬程范围广、生产压差大、井下工作寿命潜油电泵节能降耗措施应用及效果分析吴秋诗（大庆油田有限责任公司第三采油厂）摘要：潜油电泵是油田重要机械采油设备，也是应用较广的无杆式采油系统。
与其他机械采油方式相比具有排量大、扬程范围广、检泵周期长、产液量大时系统效率较高等特点。
随着油田进入高含水开发阶段，油井生产情况出现较大变化，潜油电泵能耗高、出现泵偏离高效区、不能在理想工况点下工作等问题日益突出。
提高潜油电泵系统效率，节约电能，开展潜油电泵井系统的节能潜力分析与研究是十分必要的。
通过分析潜油电泵的能耗损失节点、影响因素，提出了应用变频控制技术、高压电动机等管理措施，在降低潜油电泵能耗，提升系统效率方面取得了较好应用效果。
关键词：潜油电泵；节能降耗；系统效率；应用效果；功率因数DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.11.007Application and effect analysis of energy conservation and consumption reduction measures for submersible electric pumps WU QiushiNo.3Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co.,Ltd.Abstract：The submersible electric pumps are important mechanical oil production equipment in oil-fields and are also widely used rodless oil production systems．Compared with other mechanical oil pro-duction methods，it is characterized by large displacement，wide range，long pump inspection cycle，and high system efficiency when produced large amounts of liquid．As the oilfield enters the stage of high water bearing development，there have been significant changes in the production situation of oil wells.The problems which include high energy consumption of submersible electric pumps，deviation from the efficient zone of pumps，inability to work under ideal working conditions，large horses pull-ing small cars and so on are becoming more and more prominent．In addition，it is necessary to im-prove the efficiency of submersible electric pump system，save electrical energy，and conduct analysis and research on the energy conservation potential of submersible electric pump well system．Even more to the point，by analyzing the energy consumption loss nodes and influencing factors of submersible electric pumps，the management measures such as frequency conversion control technology and high-voltage motors have been proposed，which achieves good application results in reducing energy con-sumption of submersible electric pumps and improving system efficiency.Keywords：submersible electric pumps；energy conservation and consumption reduction；system effi-ciency；application effect；power factor作者简介：吴秋诗，工程师，2012年毕业于东北石油大学（工业设计专业）龙江省大庆市萨尔图区盐湖城观澜湾A 坐，163000。
潜油电泵专用变频器在油田的应用（一）概述随着我国石油工业发展和油田开发的需要，为了提高油田采油速度和最终采收率，应用机械采油方法，是整个油田开发过程中一个重要步骤。
潜油电泵作为一种比较新的机械采油设备，近十年来在我国已得到广泛应用，并得到不断完善和发展。
潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。
由于潜油电泵的机组与泵是在地面以下两千多米的井底工作，工作环境非常恶劣（高温、强腐蚀等），传统的供电方式-----全压、工频使它故障频繁，运行成本大增。
潜油电泵损坏后提到地面上来修理，仅工程费一项就达五万元，价值十万元的电缆平均提上放下五次就须更换，潜油电泵平均每十个月就须维修一次，维修费用约八万元。
传统的供电方式危害甚多，例如：1、潜油电泵全速运转，当井下液量不富余时，容易抽空，甚至造成死井，一旦死井，则损失惨重。
2、油田供电电压常有波动，使电机欠励磁或过励磁，电机被烧时有发生。
3、两千米的井下电缆带来了150V左右的线路损耗，由于这部分损耗无法补偿，从而影响了电机的正常工作。
（二）潜油电泵专用变频器的应用潜油电泵在工频启动时，启动电流大，电机电缆的压降较大，使得电机电缆在启动过程中的反压较高，使绝缘性能降低，每次开机都会使电泵寿命大打折扣，大大影响了潜油电泵的使用寿命。
潜油电泵在正常工作时，普遍存在着电机负载率较低的情况，“大马拉小车”现象严重。
潜油电泵的功率因数都较低，无功损耗较大，耗电量多。
根据油田开发方案的要求，潜油电泵应根据地质情况的变化，调节抽油量。
传统的调节方式是靠更换油嘴来调节产量，这样既造成能量损失又不能精确地控制。
有时使得电机与泵长期在高压状态下运行；有时使得油井出沙严重，使设备寿命缩短，不能符合开发方案的要求。
要解决以上问题，只有采用变频控制系统，调节油压、调节产量。
智能保护器在油田潜油电泵控制系统中的应用
江苏安科瑞电器制造有限公司袁燕
摘要：介绍了油田潜油电泵控制系统中电机保护器的功能、软件及应用，说明了电机保护器应用于潜油电泵的必要性。
关键词：智能保护器功能油田潜油电泵应用
1引言
随着我国石油工业的发展和油田开发的需要，为了提高油田采油速度和最终采收率，应用机械采油方法是整个油田开发过程中的一个重要步骤。
潜油电泵作为一种重要的机械采油设备在油田的开采上起着越来越重要的作用。
潜油电泵控制系统由潜油电泵控制柜、GPRS收发装置、监控软件等组成。
潜油电泵控制柜用于油田潜油电泵控制，供交流频率50Hz、60Hz，电压380至2500V，电流至200A及以下的潜油电泵使用，其核心元件为潜油电泵智能保护器。
GPRS收发装置用于将电泵控制柜测得的电参数、其它仪表的工艺参数上传给控制系统。
监控软件用于HMI操作使用。
2智能保护器
智能保护器对潜油电泵实现保护、测量、控制功能。
安科瑞公司的ARD3T电动机保护器就是针对潜油电泵的专属保护产品。
ARD3T产品包括主体模块、测量模块、开关量模块、模拟量模块、温度模块、通讯模块，并配以触摸屏用以实时显示测量及保护参数。
ARD3T潜油电泵智能保护器
2.1测量功能
智能保护器配合保护型电流互感器可实现三相电流测量、电流曲线实时显示，电流互感器可达到10倍过载。
通过外部变压器可实现三相电压测量、电压曲线实时显示。
保护器中电流互感器、电压互感器的倍数可根据实际参数任意设置。
同时保护器可测量频率、功率并可统计使用的电能值，通过温度传感器可测量潜油电泵的温度值。
这些参数为潜油电泵的保护提供了依据。
2.2保护功能
油田用潜油电泵在运行过程中，由于其工作环境等因素，故障率很高，传统的保护仪在电机出现故障时一般不能及时有效地对电机加以保护，常导致电机电泵烧坏，造成停产事故。
ARD3T智能型保护器是根据我国油田电泵现状及油井实际生产需要而设计的，能对电泵实施综合保护的产品。
它可以检测和控制电机的运行状况，防止电机因不正常运行而引起的损坏。
2.2.1过载保护
导致潜油电泵过载的原因有许多，包括保护器失效或电缆头结构不合理造成井液进入电机；电机绝缘性能在频繁电压波动、启停泵过程中损坏；出砂导致长时间高负荷运行，造成运行电流过大使电缆芯线产生高温，破坏绝缘；井下作业过程中潜油电缆损伤；因砂或杂质导致泵卡，等等。
各种原因最终都表现为运行电流过大。
电机在过负载情况下，长时间超过其额定电流运行时，会导致电机过热，绝缘降低而烧毁，保护器根据电机的发热特性，计算电机的热容量，模拟电机发热特性对电机进行保护。
过载保护的延时时间随着电流过载倍数
的增加按反时限减少。
过载保护电流—时间对照表
过载特征曲线图
2.2.2欠载保护
当电动机所带负载为泵式负载时，电动机空载或欠载运转会产生危害，保护器提供欠载保护。
导致潜油电泵欠载的原因主要包括油管刺穿、泄油阀漏、沉砂管漏导致的管柱漏失；地层供液差、防砂筛管异物堵导致的供液不足；泵、管柱砂堵、泥浆堵；泵轴、分离器轴断等等。
当三相的平均电流与额定电流的百分比低于欠载设定值时，保护器将在动作（延时）设定时间内动作。
欠载保护的延时时间随着电流欠载倍数的增加按反时限减少。
倍率脱扣时间（s）
160
0.949.59
0.8341.67
0.6726.67
0.5速断
欠载保护动作时间对照表
欠载特征曲线图
2.2.3其他功能
产品还具有电流不平衡、过电压、欠电压、电压不平衡等反时限保护功能；具有断相、堵转、阻塞、外部故障等定时限保护功能；电流历史数据导出、电压历史数据导出功能；客户打卡签到功能；具有故障记录功能；参数掉电不丢失。
2.3技术参数
技术参数指标
潜油电泵工作电源380至2500V
频率50Hz、60Hz
ARD3T辅助电源AC/DC110/220V，功耗≤15VA
触摸屏辅助电源DC24V
电动机额定工作电流 6.3（1.2A-3150A）采用外置电流互感器+测量模块CT、PT可设置
漏电50mA-1A
采用测量模块+漏电流互感器3A-30A
继电器输出触点容量阻性负载AC250V、6A；DC24V、6A 感性负载AC250V、2A；DC24V、2A
主体开关量输入、输出4DI、4DO，DI可以为干节点或湿节点开关量模块4DI、3DO，DI可以为干节点或湿节点
温度模块外接传感器类型：PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC 传感器路数：3路
传感器对应测量范围：
PT100/PT1000：-50°C～+500°C
Cu50：-50°C～+150°C
PTC/NTC：100Ω～30kΩ
模拟量模块可实现：2路4～20mA输入测量，2路4～20mA变送输出4～20mA输入测量精度±0.5%
4～20mA输出最大带载能力为≤500Ω
主体通讯RS485：Modbus-RTU
通讯模块RS485：双Modbus-RTU、Profibus
环境工作温度-10ºC～55ºC
贮存温度-25ºC～65ºC
相对湿度≤95﹪不结露，无腐蚀性气体海拔≤2000m
污染等级3级
防护等级主体IP20，分体显示模块IP45（安装在柜体上）
安装类别III级
3触摸屏
触摸屏使用昆仑通泰产品，辅以专属软件可实时显示电泵的运行状态，方便运维人员观察和掌握现场电泵工作情况。
软件界面：
主界面电流实时曲线
电压实时曲线事件记录
4潜油电泵控制系统结构图
5结语
本文介绍了安科瑞油田潜油电泵用电机保护器的功能及监测界面，采用该综合保护器可
以减少电机运行中的电器故障，可以检测和控制电机的运行状况，并防止电机因不正常运行引起的损坏。
6公司简介
安科瑞电气股份有限公司[股票代码:300286.SZ]是一家为智能电网用户端提供智能电力监控、电能管理、电气安全等系统性解决方案的国内少数几家领先企业之一。
公司自2003年6月成立以来，专注于用户端智能电力仪表的研发、生产和销售，产品线涵盖了智能电网用户端的低压电力信号采集、测量、计量、监控、保护及系统集成，主要有网络电力仪表、智能马达控制器、导轨式安装电能表、电量传感器、光伏汇流箱、有源滤波器、医疗洁净电源柜等产品以及智能电力监控与电能管理、建筑能耗分析管理、电气火灾监控、数据中心用电监控、光伏电站监控、ZigBee（物联网）无线电能管理等系统方案。
公司拥有嘉定区级技术中心，是高新技术企业和软件企业。
先后参与GB/T22264-2008《安装式数字电测量仪表》、JB/T10736-2007《低压电动机保护器》、GB/T15576-2008《低压成套无功补偿装置》、GB/T22387-2008《剩余电流动作继电器》等多项电力仪表国标和行标的起草或编制。
截止到2011年12月，公司拥有授权专利100余项和70余项计算机软件著作权；ACR网络电力仪表列为国家重点新产品，公司被上海经信委列为智能电网重点企业之一。
2007年，公司在江苏江阴的生产基地建成投产，一期工厂厂房面积10000平方米，是智能电力仪表行业中首家采用无铅化SMT生产工艺的企业，为公司产品产业化、规模化实施提供了保障。
2010年3月，公司技改，将车间进行防静电改造，使生产环境进一步提升，同时，在生产上引进MES管理系统，每道工序都进行条形码扫描，使整个生产进度和过程都得到了控制。
基本实现了无纸化管理，节约了生产成本，提高了管理效率。
安科瑞商标和产品先后被评为上海市著名商标和名牌产品，产品广泛应用于上海世博工程、广州亚运会工程、援哥斯达黎加国家体育场工程、京津高铁电力监控、敦煌10MW光伏示范电站、中国银行浦东数据中心、印度50万吨焦化等国内外重大项目中，赢得了较好的市场声誉。
参考文献：
安科瑞电气股份有限公司样本资料
文章来源：《电气技术》2014年第1期
作者简介：袁燕，女，江苏安科瑞电器制造有限公司，主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统。
