中東油田的電潛泵 

　　近年來，中東地區(qū)油田的人工舉升系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量急劇增加，特別是電潛泵。3年前，科威特的電潛泵數(shù)量不足150臺，之后，其數(shù)量增加了2倍多，預(yù)計未來幾年，用電泵作為人工舉升采油設(shè)備的井?dāng)?shù)將每年增加50%。通常，世界上很多國家的油田作業(yè)人員只是在距離衰竭產(chǎn)層較近的井用電潛泵采油，而在中東，不管遠(yuǎn)近都使用電潛泵開采。然而，正是這種用法提高了原油產(chǎn)量，改善了采收率。沙特阿拉伯、阿拉伯-美國石油公司(Aramco)的腐蝕性油層已恢復(fù)了50%之多，采收率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石油工業(yè)的平均水平。 

　　電泵可提高油井產(chǎn)量，但也是最復(fù)雜和昂貴的人工舉升設(shè)備。延長電潛泵的使用壽命成為當(dāng)務(wù)之急，很多作業(yè)和環(huán)境參數(shù)可影響電泵性能和油井產(chǎn)能，而惡劣的作業(yè)環(huán)境時常使電潛泵發(fā)生故障，造成停井，以至于導(dǎo)致昂貴的檢泵。一臺電潛泵系統(tǒng)可遇到諸多的基本問題包括：泵的正確設(shè)計和重新設(shè)計；由酸性氣體和微生物導(dǎo)致的環(huán)境腐蝕；較高的伴生氣產(chǎn)出；泵送期間產(chǎn)出的固體顆粒和保持正常的電源。 

　　過去十年，電潛泵在工業(yè)上有很大的進展和創(chuàng)新，包括材料的更新、測量壓力和溫度的井下多傳感器系統(tǒng)和高級變速驅(qū)動器(VSDs)，新設(shè)計方法和最近研制的實時監(jiān)視和優(yōu)化技術(shù)。 

　　數(shù)字化油田 

　　隨著電潛泵安裝數(shù)量在中東油田的增加，作業(yè)公司為其配備的監(jiān)視和優(yōu)化技術(shù)也越來越多。為改善電泵性能，中東幾家石油公司已擁有全面的配置智能數(shù)字油田的技術(shù)方法，以實現(xiàn)實時監(jiān)視，保證最佳人工舉升性能和預(yù)報井下故障。 

　　目前中東的幾個數(shù)字油田項目是由V型監(jiān)控器管理的，是由阿曼石油開發(fā)公司(PDO)、沙特阿拉伯、科威特石油有限公司(KOC)、卡塔爾石油公司和阿布扎比的幾個公司，如阿布扎比陸岸石油作業(yè)公司，Zakum石油開發(fā)公司(ZADCO)和阿布扎比海上作業(yè)公司(ADMA-OPCO)負(fù)責(zé)開發(fā)的。 

　　在智能數(shù)字油田初期，普通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為實時捕捉數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)距離監(jiān)視。大多數(shù)公司關(guān)注的焦點是：實時數(shù)據(jù)捕捉、分析、報警和用來支持由采油和地質(zhì)專家做出決定的配置。目前監(jiān)控系統(tǒng)的遙控功能還很有限，電潛泵監(jiān)控系統(tǒng)可啟泵關(guān)泵，改變頻率。隨著該技術(shù)的進一步成熟，監(jiān)控系統(tǒng)有望增加更多的自動控制功能。 

　　實時監(jiān)視和優(yōu)化技術(shù) 

　　電潛泵的遙控和優(yōu)化系統(tǒng)是保證泵的使用壽命和最佳生產(chǎn)狀態(tài)的主要裝置。傳統(tǒng)的監(jiān)視要求人經(jīng)常到井場，手工采集數(shù)據(jù)，因此不可能及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)告故障。實時監(jiān)視系統(tǒng)使泵的數(shù)據(jù)可即時使用。作業(yè)人員可看見實時的監(jiān)控報告，趨向圖和診斷測量。電潛泵和采油專家們在辦公室和油田就能了解到重要的、即時的電潛泵性能測量和井的舉升性能。他們可實時看到井下傳感器的數(shù)據(jù)，并快速確定壓力、溫度和電流對泵性能的影響。 

　　該系統(tǒng)提供了幾項臨界參數(shù)的原始數(shù)據(jù)，如入口和出口壓力、電機和出口溫度數(shù)據(jù)的快速顯示可斷定該系統(tǒng)運行正常。電潛泵專家可進行實際泵數(shù)據(jù)與理論泵的模型數(shù)據(jù)對比分析曲線確定出最有效的控制泵方法。 

　　該系統(tǒng)的另一個特點是根據(jù)采集的原始和實時數(shù)據(jù)增設(shè)了智能報警程序，即作業(yè)人員可被警告有迫近的問題和故障，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制電潛泵。 

　　實時監(jiān)視和優(yōu)化技術(shù)的首次應(yīng)用 

　　圖1給出的是包括幾個監(jiān)控器、安裝在薩特阿拉伯、阿布扎比和科威特油田的實時監(jiān)視和優(yōu)化系統(tǒng)的體系機構(gòu)圖。監(jiān)視系統(tǒng)從電潛泵控制器、井下測量傳感器和井口的地面壓力和溫度測量儀上采集的數(shù)據(jù)。 

　　連接在通信系統(tǒng)上的遠(yuǎn)程終端設(shè)備(RTU)采集數(shù)據(jù)(圖2)。通信系統(tǒng)是無線的。無線通信的選擇很多，如通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS/3G）、全球移動通信系統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)（GSM）、寬帶無線電系統(tǒng)和高速遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)。有時，一些井也可用纖維光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。 

　　該系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從井的遠(yuǎn)程終端設(shè)備實時傳輸?shù)娇刂剖摇Ｔ谟行��?yīng)用中，監(jiān)控系統(tǒng)可傳輸超過80臺電潛泵的參數(shù)。主控室用監(jiān)控器的vMESP軟件采集的參數(shù)包括：變速驅(qū)動器的箱內(nèi)溫度、頻率信號控制、欠平衡電流（%）、不穩(wěn)定電壓（%）、不穩(wěn)定電流的定值、不穩(wěn)定電壓的定值、欠載關(guān)井臨界值、超載關(guān)井臨界值、有效功率、總運行時間、鎖定狀況、控制器危險信號狀態(tài)、限流狀態(tài)和電潛泵的中樞關(guān)閉。 

　　電潛泵軟件有幾個模塊。一個模塊是從電潛泵控制器、井下和地面測量和檢測儀表上采集數(shù)據(jù)的終端設(shè)備定時數(shù)據(jù)查詢機。有些石油公司已拓展了該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，可同時采集250口井的數(shù)據(jù)。另一個模塊包括數(shù)據(jù)庫或原始數(shù)據(jù)。一旦提取了某井的數(shù)據(jù)，幾個軟件模塊就會提供一個多種診斷圖表、趨勢圖和智能報警（圖3-6）。電泵曲線分析模塊是一個重要的診斷工具（圖6），可提供電泵優(yōu)化的主要步驟。 

　　注釋：對于39級P100的電泵而言，在3500rpm（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）、SG=0.86時，壓頭偏差為0.0%，制動馬力偏差為0.0%。 

　　無線技術(shù) 

　　目前各公司所應(yīng)用的是不同的遙控系統(tǒng)無線技術(shù)，有一種是寬帶(以太網(wǎng))無線電。中東的多數(shù)國家應(yīng)用的是2.4 Ghz（千兆赫）頻率的寬帶無線電。在北美，應(yīng)用900 Mhz（megahertz兆赫）無線電很普遍，而中東國家不允許用900 Mhz無線電通信，因為頻率太接近他們的便攜式電話大哥大的(全球移動通訊系統(tǒng))頻率。 

　　中東全球移動通訊系統(tǒng)(GPRS通用分組無線業(yè)務(wù), EDGE電子數(shù)據(jù)采集設(shè)備和3G寬頻無線通訊技術(shù))網(wǎng)絡(luò)覆蓋面非常廣闊，甚至包括地處非常遙遠(yuǎn)的沙漠地區(qū)的油田。 

　　在全球移動通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，通用分組無線業(yè)務(wù)、電子數(shù)據(jù)采集設(shè)備和寬頻無線通訊技術(shù)用數(shù)據(jù)傳輸替代了聲音傳輸。通用分組無線業(yè)務(wù)是最老的技術(shù)——較低的寬帶(54 kilobits/sec 54千比特(信息量單位)/秒)。很多中東國家大量生產(chǎn)了提供超過2兆赫/秒（megabits /sec）的數(shù)據(jù)通信寬帶的3G(寬頻無線通訊)網(wǎng)絡(luò)。 

　　寬帶無線電可配置超過2兆赫/秒（megabits/sec）的寬帶，要求安裝私人網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)視。一旦公司確定了通訊結(jié)構(gòu)（塔式支架和天線），數(shù)據(jù)傳輸是自由的。應(yīng)用通用分組無線業(yè)務(wù)和寬頻無線通訊技術(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)每月充電一次，由通信公司提供服務(wù)。 

　　中東很多石油公司趨向于應(yīng)用新興的Wimax技術(shù)建立自己私人的超高速通訊網(wǎng)絡(luò)。Wimax是一種高速遠(yuǎn)程導(dǎo)航Wi-Fi系統(tǒng)。中東的Wimax頻率范圍是在3至5.8 Ghz 之間。Wimax具有超過100兆赫/秒（megabits/sec）的理論寬帶，可存取高速數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)、聲音和視頻，即使地處最遙遠(yuǎn)的油田。