黑龍江 焦陽(yáng) 趙玉珍 馮恒柱 年喜

潛油電泵系統(tǒng)中各部件的選擇

黑龍江 焦陽(yáng) 趙玉珍 馮恒柱 年喜

在進(jìn)行潛油電泵的選擇設(shè)計(jì)時(shí)，需要比較系統(tǒng)地考慮某些因素。首先，最重要的是使選擇的電泵滿足設(shè)計(jì)排量的要求。第二，必須使選擇的泵產(chǎn)生足夠的舉升井液的能力，并保持所需要的井口剩余壓力。在垂向安裝的潛油電泵中，要考慮選擇適當(dāng)?shù)募?jí)數(shù)。第三，根據(jù)選定的泵的效率、排量和揚(yáng)程，來(lái)選擇合適的電機(jī)。

潛油電泵；部件

泵和電機(jī)的特性能還要受到井口所泵送的混合物流體性質(zhì)的影響。因此，選泵時(shí)還要考慮到液體的密度、粘度、氣量、磨蝕性等因素。

一、影響電潛泵選擇設(shè)計(jì)的因素

1.油管和套管的規(guī)格

在選擇電泵的過(guò)程中，套管通常應(yīng)選擇套管所允許的最大直徑的電機(jī)和電泵，這樣可以使最初安裝和工作成本低廉。油管的規(guī)格與泵的直徑相關(guān)，泵的直徑越大，油管的直徑也越大。

2.井的流入能力

實(shí)踐中，如果泵選取得過(guò)大，會(huì)使泵的排量超過(guò)井的產(chǎn)能，出現(xiàn)某些電泵井“完全抽空”的現(xiàn)象。其次，如果泵選得過(guò)小，會(huì)使油井的潛能不能得到充分發(fā)揮。

3.氣體是否進(jìn)泵

由于氣體進(jìn)泵會(huì)對(duì)電機(jī)和泵都將有影響，通常，采用提高沉沒(méi)度和加氣體分離器的方法，減小氣體的影響。

4.氣體的分離

泵必須保持有一定的沉沒(méi)度，如果泵在吸入口底部附近放空游離氣，可能會(huì)造成氣鎖或使井筒負(fù)荷加重，也就是油管中充滿液體，泵中充滿氣體，因此應(yīng)始終觀察氣體對(duì)排量、功率等的影響。這樣基于我們的知識(shí)和各方法的經(jīng)驗(yàn)，才能使得選定的泵最有效地工作。

5.斜井

潛油電泵的設(shè)計(jì)是考慮用在一個(gè)基本上是垂直的井中。但是，只要不是在彎曲井段內(nèi)，電泵也可以用于斜井。如果有必要的話，泵本身可以在接近水平位置情況下工作。

6.封隔器

電泵中最好不帶封隔器，假如電泵井需要下封隔器，那么選泵時(shí)一定要特別注意，要使電泵只受到很小的壓縮力或不受到壓縮力的作用。

7.粘度的影響

對(duì)于任何一臺(tái)泵，在比較大的排量是，粘度對(duì)泵壓頭的影響比較大，排量小時(shí)則影響小。電泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線是以水為基液繪制的。當(dāng)井液的粘度比較大時(shí)，應(yīng)對(duì)曲線進(jìn)行修正，修正的程序因泵而異。流道小的泵受粘度的影響比較大。

8.溫度的影響

井底溫度對(duì)于安裝潛油電泵非常重要。選擇電機(jī)和電纜時(shí)，溫度也是決定因素之一。在計(jì)算含氣井吸入口體積時(shí)，溫度也是要考慮的因素之一。

9.電機(jī)所需要的功率

在最終選擇電機(jī)的功率時(shí)，要考慮到正常工作時(shí)電機(jī)所需要的功率可能要低于電機(jī)對(duì)壓井液卸載時(shí)所需要功率。為了達(dá)到卸載的目的，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮電機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)過(guò)載20%的情況下工作。

二、各部件的選擇依據(jù)

1.多級(jí)離心泵的選擇

多級(jí)離心泵的選擇，主要包括泵型的選擇和總級(jí)數(shù)的確定。泵型主要是根據(jù)設(shè)計(jì)排量和泵的標(biāo)準(zhǔn)工作特性曲線來(lái)選擇，同時(shí)注意套管直徑及電源頻率要符合油井條件?？偧?jí)數(shù)就是把每一段的級(jí)數(shù)累加起來(lái)。

2.潛油電機(jī)的選擇

選擇潛油電機(jī)，主要包括潛油電機(jī)的型號(hào)、功率、工作電壓和工作電流的確定。當(dāng)多級(jí)離心泵的型號(hào)、總級(jí)數(shù)確定以后，潛油電機(jī)所需的功率就是每段的總的功率的逐段累加。

根據(jù)需要的潛油電機(jī)功率和套管尺寸可選擇電機(jī)的型號(hào)，并可確定出電機(jī)的工作電壓和工作電流。應(yīng)當(dāng)注意的是，所選擇的外形尺寸和電纜一起能夠滿足下井要求。

3.動(dòng)力電纜的選擇

電纜規(guī)格和型號(hào)的選擇，主要決定于電纜的載流能力和電纜的工作環(huán)境（溫度和壓力）。每種電纜的載流能力有所不同。潛油電機(jī)的工作電壓一般在500～2500V。當(dāng)電流在30～80A之間時(shí)，潛油電纜的一般工作電壓等級(jí)為3000V。電纜同電機(jī)配套時(shí)要按電機(jī)的工作電流合理選擇電纜。目前，常用的潛油電纜導(dǎo)體截面積有兩種，電機(jī)電流在40A下選用16mm2的電纜，在40A上時(shí)選用20mm2電纜。

4.控制器、變壓器的選擇

地面控制器和地面變壓器是有待說(shuō)明的最后項(xiàng)目。目前有兩種基本類型的控制器——標(biāo)準(zhǔn)控制屏和變頻控制器。

標(biāo)準(zhǔn)控制屏用于控制和保護(hù)井下設(shè)備。它的保護(hù)作用是由電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)或固態(tài)系統(tǒng)提供的。它的規(guī)格取決于預(yù)計(jì)的地面電源的電壓和電流。

變頻控制器具有控制屏的全部功能，包括變頻和變壓的調(diào)節(jié)能力,應(yīng)按預(yù)計(jì)使用的最大頻率來(lái)選擇。

潛油電泵所使用的變壓器有三個(gè)單相變壓器組、三相標(biāo)準(zhǔn)變壓器和三相自耦變壓器。變壓器主要用于初級(jí)電壓與電機(jī)電壓不相符合的地方。

對(duì)于一口下電泵的井，如果預(yù)計(jì)將來(lái)需要換最大排量的電泵，選擇規(guī)格大些的有適度上限的變壓器，可能會(huì)更經(jīng)濟(jì)些。

5.附屬部件的選擇

其它設(shè)備和備件留給制造廠的代表來(lái)選擇。

三、系統(tǒng)的選泵設(shè)計(jì)

1.需要的基礎(chǔ)資料

要設(shè)計(jì)一套有效的電動(dòng)潛油泵系統(tǒng)，很重要的一點(diǎn)是要收集確保泵有效作業(yè)所需要的所有基礎(chǔ)資料。其中包括井的物理特性、井的潛在生產(chǎn)能力、流體特性、可資利用的電力和一切潛在的問(wèn)題。潛油電泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的資料通?？煞炙念悾?/p>

（1）游藏或油井的流入動(dòng)態(tài)

（2）油井的井身結(jié)構(gòu)

（3）井液的組成及特性

（4）油井條件

2.選泵設(shè)計(jì)程序

（1）根據(jù)井液的最大比重，確定電機(jī)的功率。對(duì)于壓井作業(yè)井的選泵，有時(shí)采用正常泵送液體的比重來(lái)計(jì)算功率而另采取措施，以便在盡量小的過(guò)載條件下卸掉壓井液。保護(hù)器的型號(hào)通常根據(jù)電機(jī)的系列來(lái)選擇。

（2）從本文附錄的技術(shù)數(shù)據(jù)表中選擇最經(jīng)濟(jì)的電纜型號(hào)和規(guī)格。

（3）確定電纜的電壓降和地面需要的電壓。根據(jù)地面需要的電壓選擇控制屏。

（4）計(jì)算所需要的功率（KVA），以選擇變壓器。

（5）選擇合適規(guī)格的附屬部件。

（6）為了使機(jī)組很好地工作，確定還需要要做的其它步驟。

四、結(jié)論

1.搜集并正確分析有關(guān)油井、生產(chǎn)、流體和電力方面的資料，對(duì)于電潛泵的選擇有著極其重要的意義；

2.正確了解井的產(chǎn)能和泵的吸入壓力是合理選擇抽油裝置的關(guān)鍵；

3.正確選擇電潛泵的大小是成功地安裝長(zhǎng)效電潛泵系統(tǒng)的關(guān)鍵的第一步；

4.計(jì)算機(jī)程序還可以用來(lái)模擬一種現(xiàn)有的抽油系統(tǒng)。這樣，就可以使用戶通過(guò)用計(jì)算機(jī)對(duì)于井底壓力與產(chǎn)量關(guān)系的計(jì)算，對(duì)井進(jìn)行評(píng)價(jià)。同樣重要的是，這種技術(shù)可以確定泵系統(tǒng)的總效率并告訴我們井況的任何變化。根據(jù)變化的情況，可以更換機(jī)組或重新選泵。

因此，采用計(jì)算機(jī)對(duì)含氣井進(jìn)行電潛泵系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)，有利于提高電潛泵的可靠性、減少維修和更換費(fèi)用，增加經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)和管理是很有幫助的。

【1】陳家瑯主編.石油氣液兩相管流.石油工業(yè)出版社，1989年9月.

【2】王鴻勛，張琪，等編.采油工藝原理.石油工業(yè)出版社，1989年7月.

【3】K、E布朗主編.升舉法采油工藝，卷二（下）.石油工業(yè)出版社，1987年7月.

【4】錢(qián)錫俊，陳弘編.泵和壓縮機(jī).石油大學(xué)出版社，1989年4月.

（作者單位：大慶油田技術(shù)培訓(xùn)中心開(kāi)發(fā)系）

（編輯 李艷華）