電潛泵技術管理講座

加強電潛泵機組現(xiàn)場日常技術管理提高機組運行綜合效益

2004年元月

目錄一、建立操作性強的管理制度A、巡回檢查B、定時計量/化驗C、發(fā)現(xiàn)問題及時分析，及時處理D、嚴格隨意停機二、嚴格操作程序

一）啟動前的檢查二）啟動三）機組運行過程中日常應收集的主要數(shù)據(jù)四）故障停機后再啟動前至少應完成的檢測維護工作

三、技術討論一）電潛泵機組概述（略）二）電潛泵機組的選型設計計算（略）三）計算泵工作時的實際效率四）現(xiàn)場計算機組的散熱量和機組溫升五）海洋平臺電潛泵機組用變壓器的選型設計計算六）如何計算泵掛處的氣液比

七）其它

C、發(fā)現(xiàn)問題及時分析、及時處理

D、嚴禁隨意停機（即使使用變頻器。特別是機組使用的后期）二、嚴格操作程序制度

一）啟動前的檢查1、檢查出油管線是否連接好、相關的生產(chǎn)閘門/放氣閥是否處于正確的開關位置、設定值是否正確2、檢查欠載/過載設定值、延時設定值是否合理3、檢查相關系統(tǒng)的電器設備是否處于正確位置（順序：高壓真空開關/變壓器/接線盒/電控柜（變頻器）/井口）4、檢查變壓器輸出端電壓值是否正確5、檢查電源熔斷器的規(guī)格是否正確6、記錄筆的位置是否正確

7、

系統(tǒng)必須接地

8、所有檢查內(nèi)容和數(shù)據(jù)應有文字記錄

9、電控柜門上應有該井井下機組的主要技術參數(shù)數(shù)據(jù)表，以利隨

時對照檢查機組工作性能

馬達額定參數(shù)安裝時間：功率：電壓：電流：制造廠家：泵額定參數(shù)安裝時間：型號：級數(shù)：單級揚程：排量：制造廠家：電纜數(shù)據(jù)規(guī)格/型號：長度：耐溫：變壓器規(guī)格/型號：初級電壓：次級電壓范圍：制造廠家：

備注：

二）啟動

（盡量使用變頻器啟動）

1、如果是新機組剛下井，而且事先已經(jīng)知道目前井里靜液面離井口的深度超過500m的話，啟動前最好往井里灌滿輕質(zhì)的清潔液體（條件：生產(chǎn)管柱上必須有單流閥）2、按規(guī)定要求在電控柜上或變頻器上實施啟動程序3、啟動成功之后，應盡快用鉗型電流表檢查三相實際電流值，并和圓盤記錄卡上的電流值進行比校

4、根據(jù)井口壓力和產(chǎn)量以及現(xiàn)場的工作經(jīng)驗判斷相序是否接錯

5、待井口出液完全穩(wěn)定后，如條件允許，可以采用電潛泵憋壓方式，大致估算電潛泵機組的性能和油井靜液面高度（注：1）憋壓時間不要超過一分鐘）；2）事先計算好井液大致密度）

8、井下壓力/溫度值及變化情況（如井下安裝有測試儀的話）9、井口溫度10、安全閥控制壓力是否合適（在控制盤處檢查）11、有時為了更好地及時掌握機組的運行情況，有助于油井的動態(tài)分析，還必須：

1）監(jiān)測動液面深度（利用井下回聲儀或通過油井憋壓）

2）通過有關參數(shù)計算/分析機組運行效率四）故障停機后、再啟動前至少應完成的檢測維護工作

（在確保切斷電源的情況下）1、檢查記錄卡上的電流值是否異常，并分析其原因2、檢測動力電纜三相對地絕緣阻值是否符合基本要求3、相間直阻值平衡度是否符合要求

4、檢查熔斷器（保險絲）是否完好5、檢查（電控柜里）有關觸點是否完好

6、（電控柜里）低壓控制線路是否完好

7、欠/過載電流設定值和延遲設定值是否嚴重漂移

8、檢查.動力電纜在變壓器上的接頭是否松動

三

、技術培訓

一）電潛泵機組概述

1、潛油電機主要結(jié)構(gòu)及工作原理2、泵主要結(jié)構(gòu)及工作原理3、保護器功能及工作原理

二）電潛泵機組的選型設計計算

1、油井產(chǎn)能計算1）PI法（適用于生產(chǎn)時流壓高于泡點壓力）2）IPR法（適用于生產(chǎn)時流壓低于泡點壓力）3）現(xiàn)場簡易計算法（適用于流壓高于飽和壓力）---舉例如下略略根據(jù)上述兩個點的壓力，即可以確定出油井的產(chǎn)能。如下圖所示。圖中閘門全關閉時泵所產(chǎn)生的壓頭用“H”表示，相應的地面表壓用“P1”表示，靜液面高度用L1表示。請注意，在目前給定的排量下，閘門打開時泵所產(chǎn)生的壓頭和閘門全關閉時泵所產(chǎn)生的壓頭是一樣的，都是“H”。穩(wěn)定生產(chǎn)時，地面表壓為“P2”（注：P1和P2的值是永遠不相等的）；

動液面高度用L2表示。液面從靜液面下降至動液面處的距離為L2－L1，大致相當于P1－P2，如圖所示。這種關系可用下面公式表示：

L2－L1＝P1－P2K式中，L2－L1

-------給定排量下的壓力降，英尺（公制時為m）；

P1－P2-------地面壓力表的差值，磅/英尺2（公制時為Mpa）；K---------常數(shù)，每英尺高度液體在每平凡英寸面積上所產(chǎn)生的重量，磅/英寸2；

壓頭（英尺）＝磅/英尺2×2.31r（液體比重）壓頭(m)＝kg/cm2×10r（液體比重）注:

■常用K值如下（英制時）：淡水為0.43;鹽水為0.45～0.5;400API原油為0.36;

■L1、P1、P2、r為已知值；

01002003004005006007008009001000DT1000900800700600500400300200100地面排量L2－L1L2L1HP1P1P2L2－L1＝P1－P2井的生產(chǎn)率井的生產(chǎn)率P2H現(xiàn)場求油井產(chǎn)能簡易計算圖動液面靜液面H＝L1＋100P1rH＝L2＋100P2rL2＝L1＋100（P1－P2）r用公制時：

2、機組選型設計計算

1）用于油井的計算方法這里我們必須明白兩個基本原則：a、任何廠家提供的潛油泵的排量和揚程數(shù)據(jù)，都是按泵送水條件提供的。如果泵送介質(zhì)變了（不是水），在計算泵的排量和揚程時，應根據(jù)有關公式或有關圖表或?qū)嶒灁?shù)據(jù)對排量和揚程進行修正;

b、同一套機組（同樣的排量、同樣的揚程）在泵水時的排量，比泵高粘度原油或含水在30%～50%的原油時的排量大得多；而比泵高粘度原油或含水在30%～50%的原油時的揚程（一般情況下）小得多；

用于油井的機組選型設計計算，一般分八大步驟（略）注：電潛泵機組選型設計計算的核心，是計算在要求的產(chǎn)量下泵的揚程和電機功率。

2）用于水井的簡易計算方法N電機＝Q×H×r8813×η式中N電機----------電機功率，kw；Q--------------泵排量，m3/日H總--------------泵總揚程，m；r---------------水比重；

η泵--------------泵的效率；

注：該公式也基本上適用于含水70%以上的油井機組的選型設計計算。三）計算泵工作時的實際效率泵的名牌效率一般都比較高，但在現(xiàn)場實際應用中泵的有效功率到底有多大，泵運轉(zhuǎn)得是否合理，可以通過計算泵的實際工作效率與泵的名牌效率進行比較來衡量。如果實際運轉(zhuǎn)效率太低，應采取措施整改。基本公式：

η泵實際效率＝N泵出N泵入----------------（1）N泵入（kw）＝√3×V×i×COSφ×η電機效率1000---------------（2）N泵出（kw）＝Q×H總×r混102---------------（3）式中N泵出-------------泵的輸出功率，kw；N泵入-------------泵的輸入功率（即電機的輸出功率），kw；

解：1、計算泵的實際軸功率（即泵的實際輸入功率）

√3×2000×49×0.70×0.851000＝101(kw)

2、計算泵的實際輸出功率（即泵的有效功率）

A、計算油井混合液的比重r混

r混＝r水×0.80＋(1－0.80)×r油＝1000×0.80＋0.20×863.4＝973kg/m3

B、計算總揚程H總＝H動＋H井口－H套＋H磨式中：H動＝607m；H磨＝略；H井口＝1.1Mpa；H套＝2.1Mpa.

N泵入＝H井口＝1020.973×1.1－2.1)＝－104m所以,H總＝607－104＋0＝503m

注:

?1Mpa＝9.87(物理)大氣壓?1（物理）大氣壓＝1.0322(工程)大氣壓?1Mpa＝9.87×1.0322＝10.187(工程)大氣壓

?10m高水柱相當于1（工程）大氣壓（水的比重按1.0計算)

C、泵的實際輸出功率

N泵出＝Q×H總×r混102＝102973×86400539000×503×973＝30.7kw

3、計算泵的實際效率

N泵出N泵入＝30.7101＝0.3039＝30.4%η泵實際效率＝

四）現(xiàn)場計算機組的實際散熱量和溫升

公式：t（0F）＝泵實際輸出功率×(1－泵實際效率)×0.707×60加侖/分×8.33×比重×比熱

泵實際輸出功率(馬力)--------根據(jù)泵的實際排量Q、揚程H總和比重r混算出（參考上述N泵出計算公式）泵實際效率---------泵運轉(zhuǎn)時的實際效率，非名牌上的效率（參考上述η泵實際效率計算公式）比重------混合液的比重比熱------混合液的比熱例題：某型泵在最高效率點時的排量為600桶/日（17.5加侖/分),壓頭為3000英尺,泵最高效率為60%，電機效率為0.83,混合液的比重為0.7938，混合液的比熱為0.5。求該泵在最高效率點時的機組溫升是多少？

3)計算電機的輸入功率

N電入＝N泵入0.83＝22.20.83＝26.74(馬力)4)分析很顯然,給電機輸入的26.74馬力中,除了22.2馬力之外,其余的功率都以熱的形式損失掉了。因此：N電損＝26.74－13.3＝13.44(馬力)；因為，1馬力＝42.44英熱單位/分；因此，13.44馬力×42.44英熱單位/分＝570.4英熱單位/分（即電機每分鐘損失的熱量）；電機的上述熱量被流過電機而進入泵的液體帶走。

17.5加侖/分×8.1磅/加侖＝142磅/分注:當液體的比重為0.7938時,每加侖液體重為8.1磅。在這種情況下，每磅液體每分鐘應帶走的熱量為：

570.4英熱單位/分142磅/分＝4.02英熱單位/磅溫升＝△t＝4.020.5＝8.040F

五）海洋平臺電潛泵機組變壓器的選型設計計算；

A、基本原則：

１）合適足夠的防爆、防雨／水性能（２３／Ｆ？）；２）容量能滿足目前最小機組功率和今后可能的最大機組功率要求;（多檔。一般１２檔基本夠用）３）電壓、電流的取值范圍至少能基本上覆蓋目前國內(nèi)幾大電潛泵生產(chǎn)廠家的機組的電壓、電流值；

B、變壓器容量計算

KVA＝√3×V×i1000式中：KVA---------千伏安（視在功率）V---------電壓，伏特i---------電流（線性電流），安培公式：

電壓檔位設計（以某平臺為例）700V（60A，47kw）770（60A，52kw）847（60A，57kw）932（60A，63w）1025（60A，69kw）1128（60A，76kw）1241（60A，84kw）1365（60A，92kw）1502（60A，101kw）1652（60A，112kw）1817（60A，123kw）1999V（60A，135kw）注：按變壓器的功率因素（cos）0.65計算,則變壓器的最大容量為200千伏安才能滿足130千瓦要求。因此，最低電壓為693伏；最高電壓為1820伏；最小電流為27安培；最大電流為63安培；注：千伏安和千瓦之間的關系線電流感應電流電壓①電流（和電壓同相位）②滯后電流（滯后電壓900）9000AIEKVA＝√3×V×i1000Kw＝√3×v×i×cos1000（視在功率）（實際功率）

六）如何計算泵掛處的氣液比(Vg/Vt)舉例：一、已知條件：氣體比重-------------

0.80原油比重-------------0.865飽和壓力------------1500磅/英寸2泵掛處的溫度---------1450F預計泵沉沒處壓力----400磅/英寸2預計產(chǎn)油量-----------154桶/日原油重度------------320API預計產(chǎn)水量----------446桶/日地面油氣比----------225英尺3/桶二、計算步驟

1、計算（地層條件下的）溶解油氣比（RS）---英制單位

方法A：

可直接從有關地質(zhì)資料上查得RS

方法B：

應用公式計算：

RS＝Y(jié)g×Pb18×10

×0API1010.83式中RS---在地層條件下的溶解油氣比(標準英尺3/標準桶)Yg---氣體比重Pb---地層飽和壓力(磅/英寸2)T----（地層）井底溫度(0F)

上述計算出來的溶解油氣比值，必須用下圖的系數(shù)進行修正。此系數(shù)校正了井底流壓低于飽和壓力時的影響。0.00091T0.0125

先計算地層飽和壓力和泵掛處的壓力之比值

泵處沉沒壓力地層飽和壓力比值＝0.266），然后再根據(jù)下圖，查找在泵掛處壓力下溶解油氣比的修正系數(shù)。此例中的修正系數(shù)fc＝0.52（即只相當于地層條件下天然氣溶解度的52%）。

圖，（此例題的

因此，泵掛處的溶解油氣比，即RS修＝RS×0.52；根據(jù)已知油井數(shù)據(jù)，查有關地質(zhì)資料或經(jīng)過計算,得地層條件下的溶解油氣比RS＝347標準英尺3/標準桶。所以，泵掛處的溶解油氣比應為:RS修＝347×0.52＝180.44(標準英尺3/標準桶)

注：也可直接用下面公式計算校正系數(shù)fc：fc＝0.629×

PPb＋0.37式中P------泵入口壓力，MpaPb------地層飽和壓力，Mpa

2、計算泵掛處氣體體積系數(shù)Bg（泵掛處桶/標準千英尺3--英制單位）Bg＝5.05×Z×TP式中Bg----（泵掛處）氣體體積系數(shù)，(泵掛處桶/標準千英尺3)Z-----氣體壓縮系數(shù)(0.81～0.91)T-----（泵掛處）井底溫度,0F,(460＋0F)P------泵掛處的壓力(磅/英寸2)將已知數(shù)據(jù)代入上述方程，得：Bg＝5.05×

ZTP＝5.05×0.85×(460＋145)400＝6.49(泵處桶/標準千英尺3)3、計算泵掛處的油體積系數(shù)B0

（泵掛處桶/標準桶，英制單位）B0＝0.972＋0.000147×F

1.175式中F＝RS修×YgY00.5＋1.25T

將已知數(shù)據(jù)代入上述方程式，得B0＝0.972＋0.000147×RS修×YgY00.5＋1.25T1.175＝0.972＋0.000147×180.44×0.800.5＋1.25×1450.8651.175＝1.121(泵掛處桶/標準桶)4、計算泵入口處氣體總體積Vt（游離氣和溶解氣之合—英制單位）Vt＝

日產(chǎn)油量（桶）×油氣比1000＝154×2251000＝34.66千英尺3其中：?

泵處溶解氣氣量＝日產(chǎn)油量（桶）×RS修1000＝154×180.441000＝27.78千英尺3注:指地面氣量。≈982m3

?泵處游離氣氣量＝34.66－27.78＝6.88千英尺3?泵掛處油體積V0＝日產(chǎn)油量（桶）×B0＝154×1.121＝172桶?泵掛處游離氣的體積Vg(按體積系數(shù)Bg轉(zhuǎn)換為桶數(shù))

＝游離氣量(千英尺)3×Bg

＝6.88×6.49＝45桶?泵掛處水體積＝446桶?泵掛處油、氣、水總體積＝172＋45＋446＝663桶?泵掛處游離氣占泵入口處三相流總體積的百分率為：

VgVt＝45663＝6.78%從計算結(jié)果可以看出，要想日采出600桶產(chǎn)液量(油154桶，水446桶），應選擇排量為663桶的泵才能滿足日產(chǎn)液600桶要求。

注1：對中等油氣比的重原油，如果一時得不到某油田的實際RS、BG和B0值，可用下面的簡易方法計算RS、Bg和B0。其誤差為5%～10%?！馬S＝135＋0.25P標準英尺3/標準桶式中P-----泵沉沒處壓力，磅/英寸2●Bg＝2572P＝桶/標準千英尺3●B0＝1.05＋0.0005Rs其它具體計算方法同前。注2:用公制單位直接計算時，計算公式為：

RS＝0.1342Yg×10×Pb×100.0125×141.5Y0－131.5100.00091×(1.8t＋32)10.83

式中Yg-------氣體比重Y0-------原油比重Pb-------原油地層飽和壓力，Mpat--------泵掛處溫度，0CRs--------泵掛處溶解油氣比（沒修正前的），m3/m3注：應根據(jù)：泵入口壓力（Mpa）/地層飽和壓力（Mpa）比值，查曲線圖對Rs進行修正。B0＝0.972＋0.000147×5.61Rs修×YgYo0.5

1.25×1.8t＋321.175式中B0-------（泵掛處）原油體積系數(shù)，

m3/m3Yg--------氣體比重Yo--------原油比重Rs修

-----(泵入口處)根據(jù)Rs修正后的溶解油氣比，m3/m3t--------（泵入口處）溫度，0C＋

Bg＝0.000378×ZP，m3/m3式中Bg--------（泵入口處）天然氣體積系數(shù),m3/m3Z--------天然氣壓縮系數(shù)，0.81～0.91t--------（泵掛處）井底溫度，0CP--------泵入口處壓力，Mpat＋273最后，泵入口處的氣液比（GLR）為：（1－fw）×（GOR－Rs修）×Bg（1－fw）×B0＋（1－fw）×（GOR－Rs修）×Bg＋fwGLR＝式中fw------含水率，小數(shù)GOR----地面油氣比，m3/m3Rs修----地層溶解油氣比（Rs）的修正值Bg------（泵入口處）天然氣體積系數(shù)，m3/m3

Bo-------泵入口處油體積系數(shù)，m3/m3

注：泵入口處的氣液比是隨流壓的變化而變化的。為了隨時掌握泵掛處的氣液比值，可以事先假設數(shù)個