耿森 范子濤 任和

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300452

隨著全球能源需求的不斷增長和石油開采技術(shù)的不斷進步，海洋石油行業(yè)正面臨著提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗和環(huán)境影響的挑戰(zhàn)。在此背景下，永磁電泵作為一種創(chuàng)新的驅(qū)動技術(shù)，吸引了越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。其卓越的性能和優(yōu)勢使其成為海洋石油領(lǐng)域的一種理想選擇。以渤海油田B26井的實際案例為例進行深入研究。通過對渤海油田B26井的實際應(yīng)用進行案例分析，深入了解永磁電泵在海油石油領(lǐng)域的實際效果和優(yōu)勢，為海油石油行業(yè)中對于提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗和環(huán)境影響的追求提供有益的參考和借鑒。

1 永磁電泵技術(shù)簡介

1.1 結(jié)構(gòu)組成

永磁電泵由永磁電機、保護器、分離器、離心泵組成。永磁電機轉(zhuǎn)子用永磁體取代導(dǎo)條，無需勵磁，顯著降低無功損耗，系統(tǒng)效率較感應(yīng)電機提高20%以上。

1.2 技術(shù)優(yōu)點

（1）永磁電機采用永磁體，無需勵磁，系統(tǒng)效率較感應(yīng)電機提高20%以上。永磁同步電機平均生產(chǎn)效率約90% ，感應(yīng)電機平均生產(chǎn)效率約60%，而且永磁電機高效區(qū)寬，如圖1所示。

圖1 永磁電機對比常規(guī)電機特性曲線圖

在功率相同的條件下，永磁電機的長度約是感應(yīng)電機的50%，單節(jié)114電機功率達(dá)261kW。 因此在更小的尺寸條件下，電泵在作業(yè)時有更好的通過性，并有更多的工藝選擇。

根據(jù)8℃熱劣化規(guī)則：A級絕緣材料使用的溫度超過105℃時，溫度提高8℃，其壽命會縮短一半。而永磁電機發(fā)熱小，其運轉(zhuǎn)溫度較感應(yīng)電機低10℃以上，在小排量油井、稠油井等油井中無需導(dǎo)流罩散熱等散熱工藝，因此永磁電機有更廣泛的適用范圍 。

永磁電機變頻啟動扭矩為運行扭矩的2倍，感應(yīng)電機變頻啟動扭動為運行扭矩的1.2倍，提高60%以上。更大的啟動扭矩、更低的啟動電流，對稠油、出砂等復(fù)雜井況有更好的適用性。

永磁同步電機，運行頻率20～120Hz，轉(zhuǎn)速范圍寬，考慮到離心泵等系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀，推薦轉(zhuǎn)速2000～3600r/min，更寬的排量范圍、更成熟的泵型、更高的泵效。

2 工藝設(shè)計

B26井設(shè)計泵掛吸入口深度1176m MD/1022m TVD，根據(jù)最新的產(chǎn)量預(yù)測該井前3年預(yù)測的產(chǎn)量270～300m3/d，前5年預(yù)測的產(chǎn)量270～300m3/d，管柱結(jié)構(gòu)為7"尾管內(nèi)的普合管柱，采用三段式電纜穿越器；推薦方案：538系列137級BE2700泵+513系列吸入口+387系列保護器（兩節(jié)）+450系列永磁電機216.6HP（參數(shù)：216.6HP/1900V/59A@100Hz）。

計算選泵過程由下列數(shù)值確定：流壓3MPa；第3年產(chǎn)量達(dá)到300m3/d；根據(jù)生產(chǎn)情況進行揚程修正，修正系數(shù)選75%；電機效率為85%；選用137級BD2700泵型（見表1）。

表1 電潛泵參數(shù)

第1年生產(chǎn)預(yù)測參數(shù)為：Liquid rate：270m3/d，SIBHP：8.9MPa，DD：5.0MPa，WC：92%，GOR：110m3/m3；在產(chǎn)量為270m3/d的工況下，電潛泵的運行頻率為74.6Hz，電機的負(fù)載為34.12%，電機電流30A。

第3年生產(chǎn)預(yù)測參數(shù)為：Liquid rate：300m3/d，SIBHP：8.9MPa，DD：5.5MPa，WC：93%，GOR：110m3/m3；在產(chǎn)量為300m3/d的工況下，電潛泵的運行頻率為80Hz，電機的負(fù)載為39%，電機電流32.2A（見圖2）。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 基本井況

B26井為渤海油田壓裂礫石充填油井，2014年2月28日投產(chǎn)，生產(chǎn)層段為L54-L86，射孔厚度43.5m，分3段防砂合采管柱生產(chǎn)。全井最大井斜43.49°，補心海拔46.1m。生產(chǎn)段砂體孔隙度19%～30%，滲透率86-2947mD。

3.2 作業(yè)程序

（1）起出原井機組

核算井下管柱解封前后弱點的抗拉強度及井架極限載荷，作為解封上提噸位依據(jù)。起原井油管立于鉆臺，請仔細(xì)檢查油管是否完好，檢查油管外觀有無腐蝕、漏點情況，檢查油管內(nèi)部有無堵塞情況，及時反饋，并做好記錄

（2）刮管洗井（備用）

渤海油田大多數(shù)井為7″尾管井，為保證大尺寸機組成功下入，下泵作業(yè)前要進行一趟刮管洗井作業(yè)。

（3）管柱下入

每下10柱或200m在電纜收放機處進行絕緣直阻測量。下放過程中，保持電纜收放機上電纜接地裝置連接牢固，有效接地。收放機操作人員穿戴絕緣PPE，設(shè)警示帶，無關(guān)人員不得入內(nèi)。

（4）井下電纜穿越器安裝

在電纜收放機測量絕緣直阻，將井下電纜穿越器安裝在封隔器上。在井下電纜穿越器上端電纜端部安裝專用接地裝置，下電纜穿越器下端電纜連接。用剪線鉗從封隔器下端合適位置截斷動力電纜的2根芯線，先將這2根芯線與井下穿越器下端電纜的2根芯線進行連接。用剪線鉗截斷動力電纜的第3根電纜芯線，并將這個芯線與井下穿越器下端電纜的第3根芯線進行連接。電纜穿越器上端電纜的連接時，

先將封隔器井下電纜穿越器上端電纜的2根芯線從接地裝置中取出，并與封隔器上方動力電纜的2根芯線進行對接（電纜收放機上的電纜始終連接接地裝置，并且保持有效接地）；然后將封隔器電纜穿越器上端電纜的第3根芯線從接地裝置中取出，并與動力電纜第3根芯線的進行對接。

（5）井口電纜穿越器和采油樹安裝

電纜收放機電纜端部進行絕緣直阻測量后，在電纜穿越器主體上端安裝具有接地功能的作業(yè)帽。將電纜穿越器主體穿入油管掛，旋緊固定連接螺紋，用絕緣鋼鋸在合適位置鋸斷動力電纜的2根芯線，去除這2根芯線的絕緣層約20mm；然后將裸露的導(dǎo)體插入并固定在專用接地裝置的2個接線孔內(nèi)，并將接地夾夾在電纜鎧皮上；最后再用絕緣鋼鋸截斷第3根電纜芯線，并與電纜穿越器下端電纜的一根芯線進行連接。取下動力電纜的接地裝置，將剩余2根電纜與電纜穿越器電纜進行連接。去除電纜穿越器主體上端的作業(yè)帽，驗（放）電確認(rèn)無電后，測量電纜穿越器主體上端處三相絕緣和直阻；測量完畢在電纜穿越器主體上端安裝絕緣保護蓋（不安裝帶接地功能的作業(yè)帽）。將油管掛坐入油管頭四通內(nèi)，按照平臺現(xiàn)有程序拆立管防噴器、安裝采油樹。在電纜穿越器上接頭電纜尾端，安裝接地裝置，并保持電纜芯線通過接地裝置與電纜鎧皮良好接觸。去除電纜穿越器主體上端的絕緣保護蓋；用高壓驗電棒對穿越器主體上端芯線進行驗（放）電，確認(rèn)無高壓電后，再用萬用表進行低壓驗（放）電，并確認(rèn)無電后將電纜穿越器上接頭與主體進行連接。將穿越器上接頭電纜連接至油井安全隔離箱或井口接線箱。

（6）交井，地面設(shè)備連接與調(diào)試

安裝地面安全隔離箱或安全隔離功能模塊，用地面專用電纜將安全隔離箱與井口接線箱進行連接，用地面專用電纜將井口接線箱與變壓器或變頻器進行連接。通電查看、調(diào)試安全隔離箱或安全隔離模塊功能是否正常。按照機組參數(shù)進行變頻器、變壓器設(shè)置與調(diào)試。

（7）啟泵

60Hz啟泵（永磁電機是4極電機），啟動后根據(jù)井口出液情況及憋壓值，確認(rèn)泵的轉(zhuǎn)向是否正確、管柱是否漏失，泵轉(zhuǎn)向不對時需要調(diào)相序確保電機為正轉(zhuǎn)。啟泵后，注意對參數(shù)進行觀察和記錄，投產(chǎn)后校訂變頻器設(shè)置。

3.3 注意事項

（1）作業(yè)前對作業(yè)人員進行作業(yè)內(nèi)容宣貫或培訓(xùn)，使其熟悉操作流程和要求。

（2）電機、保護器注油應(yīng)從電泵機組的下部向上注，注油速度在8～12r/min之間，注油重復(fù)3次，間隔3min，以電機和保護器溢出油不見氣泡為止。

（3）管柱下入時，每下10柱或200m時，用兆歐表在電纜收放機上電纜端部進行絕緣電阻和三相直流電阻測量，電機額定電壓小于1000V時用500V檔位測絕緣；電機額定電壓大于等于1000V時用2500V檔位測絕緣。

（4）下井過程中電纜對地絕緣值應(yīng)不低于500MΩ，下井完成后機組對地絕緣應(yīng)不低于100MΩ；機組三相直流電阻不平衡率應(yīng)小于等于2%。

（5）對作業(yè)設(shè)備、工具定期維護保養(yǎng)、檢驗，保證其合格、有效。

（6）井口電纜穿越主體安裝操作期間，禁止正擠、環(huán)空補液等操作。

（7）必須穿戴好絕緣PPE（高壓絕緣鞋和高壓絕緣手套，絕緣等級1×104RV）后，先驗電（放電），確認(rèn)無電后再進行作業(yè)，除測量絕緣直阻外，其它電路操作原則上要在電路接地的情況下進行。

4 結(jié)束語

（1）永磁電泵以其高效節(jié)能和可靠穩(wěn)定的特點成為海油石油行業(yè)的理想選擇。其高效能量轉(zhuǎn)換率和簡單結(jié)構(gòu)，能夠提高能源利用效率、降低運營成本，并減少對環(huán)境的不良影響。

（2）合理的工藝設(shè)計在永磁電泵應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用。在選型、安裝和運行維護等方面，合理的工藝設(shè)計能夠確保永磁電泵的性能和可靠性。注意事項包括合適的選型考慮、適當(dāng)?shù)陌惭b方法和定期的運行維護等。

（3）以渤海油田B26井的實際應(yīng)用為例，展示了永磁電泵在現(xiàn)場的應(yīng)用效果。通過深入研究該案例，得出永磁電泵在提高石油開采效率、降低能源消耗和環(huán)境影響方面的顯著優(yōu)勢。

（4）本文還強調(diào)了一些作業(yè)程序，如合理的操作確保了永磁電泵的穩(wěn)定運行和長期可靠性。這些程序是保障永磁電泵在海洋石油領(lǐng)域應(yīng)用中效果的關(guān)鍵要素。