中东油田的电潜泵 

　　近年来，中东地区油田的人工举升系统设备数量急剧增加，特别是电潜泵。3年前，科威特的电潜泵数量不足150台，之后，其数量增加了2倍多，预计未来几年，用电泵作为人工举升采油设备的井数将每年增加50%。通常，世界上很多国家的油田作业人员只是在距离衰竭产层较近的井用电潜泵采油，而在中东，不管远近都使用电潜泵开采。然而，正是这种用法提高了原油产量，改善了采收率。沙特阿拉伯、阿拉伯-美国石油公司(Aramco)的腐蚀性油层已恢复了50%之多，采收率也远远高于石油工业的平均水平。 

　　电泵可提高油井产量，但也是最复杂和昂贵的人工举升设备。延长电潜泵的使用寿命成为当务之急，很多作业和环境参数可影响电泵性能和油井产能，而恶劣的作业环境时常使电潜泵发生故障，造成停井，以至于导致昂贵的检泵。一台电潜泵系统可遇到诸多的基本问题包括：泵的正确设计和重新设计；由酸性气体和微生物导致的环境腐蚀；较高的伴生气产出；泵送期间产出的固体颗粒和保持正常的电源。 

　　过去十年，电潜泵在工业上有很大的进展和创新，包括材料的更新、测量压力和温度的井下多传感器系统和高级变速驱动器(VSDs)，新设计方法和最近研制的实时监视和优化技术。 

　　数字化油田 

　　随着电潜泵安装数量在中东油田的增加，作业公司为其配备的监视和优化技术也越来越多。为改善电泵性能，中东几家石油公司已拥有全面的配置智能数字油田的技术方法，以实现实时监视，保证最佳人工举升性能和预报井下故障。 

　　目前中东的几个数字油田项目是由V型监控器管理的，是由阿曼石油开发公司(PDO)、沙特阿拉伯、科威特石油有限公司(KOC)、卡塔尔石油公司和阿布扎比的几个公司，如阿布扎比陆岸石油作业公司，Zakum石油开发公司(ZADCO)和阿布扎比海上作业公司(ADMA-OPCO)负责开发的。 

　　在智能数字油田初期，普通技术标准为实时捕捉数据和远距离监视。大多数公司关注的焦点是：实时数据捕捉、分析、报警和用来支持由采油和地质专家做出决定的配置。目前监控系统的遥控功能还很有限，电潜泵监控系统可启泵关泵，改变频率。随着该技术的进一步成熟，监控系统有望增加更多的自动控制功能。 

　　实时监视和优化技术 

　　电潜泵的遥控和优化系统是保证泵的使用寿命和最佳生产状态的主要装置。传统的监视要求人经常到井场，手工采集数据，因此不可能及时发现和预告故障。实时监视系统使泵的数据可即时使用。作业人员可看见实时的监控报告，趋向图和诊断测量。电潜泵和采油专家们在办公室和油田就能了解到重要的、即时的电潜泵性能测量和井的举升性能。他们可实时看到井下传感器的数据，并快速确定压力、温度和电流对泵性能的影响。 

　　该系统提供了几项临界参数的原始数据，如入口和出口压力、电机和出口温度数据的快速显示可断定该系统运行正常。电潜泵专家可进行实际泵数据与理论泵的模型数据对比分析曲线确定出最有效的控制泵方法。 

　　该系统的另一个特点是根据采集的原始和实时数据增设了智能报警程序，即作业人员可被警告有迫近的问题和故障，实现远程控制电潜泵。 

　　实时监视和优化技术的首次应用 

　　图1给出的是包括几个监控器、安装在萨特阿拉伯、阿布扎比和科威特油田的实时监视和优化系统的体系机构图。监视系统从电潜泵控制器、井下测量传感器和井口的地面压力和温度测量仪上采集的数据。 

　　连接在通信系统上的远程终端设备(RTU)采集数据(图2)。通信系统是无线的。无线通信的选择很多，如通用分组无线业务（GPRS/3G）、全球移动通信系统电话网络（GSM）、宽带无线电系统和高速远程导航系统。有时，一些井也可用纤维光学网络。 

　　该系统将数据从井的远程终端设备实时传输到控制室。在有些应用中，监控系统可传输超过80台电潜泵的参数。主控室用监控器的vMESP软件采集的参数包括：变速驱动器的箱内温度、频率信号控制、欠平衡电流（%）、不稳定电压（%）、不稳定电流的定值、不稳定电压的定值、欠载关井临界值、超载关井临界值、有效功率、总运行时间、锁定状况、控制器危险信号状态、限流状态和电潜泵的中枢关闭。 

　　电潜泵软件有几个模块。一个模块是从电潜泵控制器、井下和地面测量和检测仪表上采集数据的终端设备定时数据查询机。有些石油公司已拓展了该系统的应用范围，可同时采集250口井的数据。另一个模块包括数据库或原始数据。一旦提取了某井的数据，几个软件模块就会提供一个多种诊断图表、趋势图和智能报警（图3-6）。电泵曲线分析模块是一个重要的诊断工具（图6），可提供电泵优化的主要步骤。 

　　注释：对于39级P100的电泵而言，在3500rpm（每分钟转数）、SG=0.86时，压头偏差为0.0%，制动马力偏差为0.0%。 

　　无线技术 

　　目前各公司所应用的是不同的遥控系统无线技术，有一种是宽带(以太网)无线电。中东的多数国家应用的是2.4 Ghz（千兆赫）频率的宽带无线电。在北美，应用900 Mhz（megahertz兆赫）无线电很普遍，而中东国家不允许用900 Mhz无线电通信，因为频率太接近他们的便携式电话大哥大的(全球移动通讯系统)频率。 

　　中东全球移动通讯系统(GPRS通用分组无线业务, EDGE电子数据采集设备和3G宽频无线通讯技术)网络覆盖面非常广阔，甚至包括地处非常遥远的沙漠地区的油田。 

　　在全球移动通讯系统网络中，通用分组无线业务、电子数据采集设备和宽频无线通讯技术用数据传输替代了声音传输。通用分组无线业务是最老的技术——较低的宽带(54 kilobits/sec 54千比特(信息量单位)/秒)。很多中东国家大量生产了提供超过2兆赫/秒（megabits /sec）的数据通信宽带的3G(宽频无线通讯)网络。 

　　宽带无线电可配置超过2兆赫/秒（megabits/sec）的宽带，要求安装私人网络和监视。一旦公司确定了通讯结构（塔式支架和天线），数据传输是自由的。应用通用分组无线业务和宽频无线通讯技术网络传输数据每月充电一次，由通信公司提供服务。 

　　中东很多石油公司趋向于应用新兴的Wimax技术建立自己私人的超高速通讯网络。Wimax是一种高速远程导航Wi-Fi系统。中东的Wimax频率范围是在3至5.8 Ghz 之间。Wimax具有超过100兆赫/秒（megabits/sec）的理论宽带，可存取高速数据、因特网、声音和视频，即使地处最遥远的油田。