摘要: 本文對(duì)國內(nèi)采油中常用的潛油電泵井中欠載整定值的界定進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，致力于建立更加合理的整定值標(biāo)準(zhǔn)，為提高潛油電泵設(shè)備的使用壽命降低生產(chǎn)成本樹根立本。

關(guān)鍵詞: 潛油電泵;欠載整定

一、前言

潛油電泵采油是機(jī)械采油方式中的重要組成部分， 已經(jīng)在國內(nèi)外采油工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。潛油電泵采油適用于供液能力強(qiáng)，產(chǎn)液量比較高的采出井。現(xiàn)有的潛油電泵控制柜(地面中心控制器)可以顯示工作時(shí)的三相電流值。中心控制器上的欠載保護(hù)裝置在出廠前以人為設(shè)定了過載和欠載值。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行電流高于過載值或低于欠載值時(shí)，控制器就會(huì)自動(dòng)過載停機(jī)。

在欠載值整定方面，早期的標(biāo)準(zhǔn)是潛油電機(jī)額定電流的80%，目前的標(biāo)準(zhǔn)是工作電流的75%-80%。無論欠載值如何整定，其基本思路都是為了保護(hù)潛油電泵機(jī)組。當(dāng)電泵井由于軸斷、軸竄或供液能力下降等原因?qū)е聺撚碗姍C(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，電流值下降低于預(yù)先設(shè)定的欠載值，電泵控制器就會(huì)自動(dòng)停機(jī)從而避免機(jī)組空轉(zhuǎn)損壞。因此，找出真正適合生產(chǎn)實(shí)際的欠載值，合理設(shè)定欠載保護(hù)值標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電泵井生產(chǎn)的實(shí)際效果有著重要的影響。

二、目前采用的欠載值設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn):

目前各類電泵井生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)中提到的欠載值整定標(biāo)準(zhǔn)多為機(jī)組工作電流的75%-80%。在生產(chǎn)控制中也普遍依據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中往往因?yàn)檫@種標(biāo)準(zhǔn)存在缺陷而引發(fā)電泵井的不正常生產(chǎn)狀態(tài)，具體現(xiàn)象為機(jī)組頻繁欠載停機(jī)和機(jī)組長期空轉(zhuǎn)兩種情況。其中主要以機(jī)組頻繁欠載停機(jī)為主。處于這種狀態(tài)運(yùn)行生產(chǎn)的電泵井很容易導(dǎo)致機(jī)組燒毀，由于需要檢泵作業(yè)才能恢復(fù)生產(chǎn)，使得最終在油井產(chǎn)量和設(shè)備投入上造成巨大的損失。在生產(chǎn)實(shí)際中相當(dāng)數(shù)量的電泵井在機(jī)組損壞之前曾發(fā)生過或頻繁發(fā)生過欠載停機(jī)現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)診斷的損壞直接原因往往多種多樣，但是屬于機(jī)組燒毀的井基本都發(fā)生過欠載停機(jī)情況，這實(shí)際上與電泵井反復(fù)停機(jī)易造成機(jī)組燒毀的經(jīng)驗(yàn)是一致的。

1、欠載整定值與潛油電機(jī)額定電流、工作電流和空轉(zhuǎn)電流的關(guān)系:

潛油電機(jī)有著固定的額定電流，該數(shù)值與額定電壓、額定功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)都屬于潛油電機(jī)的固定參數(shù)，具體電機(jī)的型號(hào)不同則額定電流也不同。工作電流是電泵井投產(chǎn)后穩(wěn)定工作時(shí)的電流。該數(shù)值由于轉(zhuǎn)子電磁慣性和功率固數(shù)的原因一般比額定電流小，在井況和本身機(jī)械性能不發(fā)生變化時(shí)一般也是一個(gè)穩(wěn)定數(shù)值?？辙D(zhuǎn)電流是電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的電流。另外根據(jù)電泵機(jī)組的特性曲線，也可以看作是泵排量為零時(shí)的電流。在實(shí)際生產(chǎn)中當(dāng)發(fā)生軸斷或供液能力極差時(shí)電機(jī)實(shí)際上就處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，空轉(zhuǎn)電流一般為額定電流的60%左右。

2、合理欠載停機(jī)的原因

按照工作電流的75%-80%的標(biāo)準(zhǔn)整定負(fù)載值，對(duì)于工作電流較高的井，當(dāng)井況發(fā)生變化即工作電流降低時(shí)，欠載保護(hù)生效機(jī)組停機(jī)，但此時(shí)潛油電機(jī)并未處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。在生產(chǎn)實(shí)際中，具體的電泵單井由于供液不足，流道結(jié)蠟嚴(yán)重等原因造成產(chǎn)量下降，隨之工作電流也下降，欠載停機(jī)就會(huì)發(fā)生，如果井況不能及時(shí)改善，電泵井將在這種生產(chǎn)情況下頻繁的發(fā)生欠載停機(jī)。從以往的檢泵過程中和電泵井生產(chǎn)特點(diǎn)上看，頻繁的停機(jī)對(duì)潛油電泵機(jī)組的壽命影響極大，特別是修理機(jī)組的使用，頻繁的開啟，大電流的沖擊對(duì)修理機(jī)組的壽命是致命的。因此在有泵效時(shí)情況下，盡量維持機(jī)組連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)是一種合理的策略。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，為了最大程度的避免頻繁啟、停機(jī)帶來的危害，在機(jī)組泵況不存在問題的前提下，只要機(jī)組不處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，就應(yīng)該保持生產(chǎn)。這時(shí)電泵井的日產(chǎn)量雖然處于一個(gè)與正常生產(chǎn)時(shí)相比較低的水平，但是可以通過清蠟或改善電泵井的井況，使電泵井日產(chǎn)量恢復(fù)正常，工作電流也就會(huì)升高至原來的正常水平?？梢娺@樣的指導(dǎo)思想對(duì)提高電泵井的生產(chǎn)時(shí)率和生產(chǎn)效益是有好處的。所以目前欠載整定值大于空轉(zhuǎn)情況下的欠載停機(jī)是不合理。

另一方面，對(duì)于工作電流較低的電泵井，工作電流的75%-80%將小于空轉(zhuǎn)值，當(dāng)機(jī)組軸斷，軸竄等問題出現(xiàn)時(shí)，電流維持在空轉(zhuǎn)值，此時(shí)機(jī)組反而不會(huì)欠載停機(jī)，這種情況雖然發(fā)生較少，但對(duì)生產(chǎn)管理來講也是不利的。

3、欠載停機(jī)對(duì)電泵機(jī)組的損害

影響潛油電泵機(jī)組壽命的因素很多，其中電機(jī)系統(tǒng)的損壞是最主要的原因。頻繁欠載停機(jī)極大影響了機(jī)組壽命，加速了電機(jī)保護(hù)器的失效。潛油電機(jī)保護(hù)器的充油腔體與油井連通，從而平衡潛油電機(jī)和保護(hù)器中各密封部位兩端的壓差。當(dāng)潛油電機(jī)因溫度升高而使?jié)櫥腕w積膨脹時(shí)，潤滑機(jī)油可從保護(hù)器中溢出;當(dāng)潛油電機(jī)因停機(jī)溫度降低時(shí)，保護(hù)器可以向電機(jī)內(nèi)腔補(bǔ)充潤滑油。但這種“呼吸”作用的效果是有限的，當(dāng)保護(hù)器內(nèi)腔的電機(jī)油因頻繁停機(jī)造成井液和機(jī)油的混合及沉淀時(shí)，井液就會(huì)浸入電機(jī)造成擊穿短路燒毀引線。另外在頻繁的欠載停機(jī)過程中，啟機(jī)時(shí)的瞬間電流要高出額定電流的3-5倍，這對(duì)電機(jī)、電纜的絕緣性能和介質(zhì)都會(huì)造成損害，特別是修理機(jī)組的絕緣介質(zhì)對(duì)強(qiáng)電流的沖擊是破壞性的。

因此目前電泵井生產(chǎn)中欠載整定值的設(shè)定并不合理，它的缺點(diǎn)是造成大量不合理的欠載停機(jī)。

三、新欠載值設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的探討與確定。

1、基本原則

電泵井在生產(chǎn)狀態(tài)下實(shí)際工作電流的高低受各種因素影響，不宜以此作為欠載整定值的標(biāo)準(zhǔn)。固定型號(hào)的電泵機(jī)組在不同井況條件下泵效差別較大。例如當(dāng)供液能力差時(shí)泵效也差，此時(shí)電泵井排量較低，工作電流處于與額定電流值相比較低的位置; 當(dāng)供液能力好時(shí)泵效則較高，則電泵井排量也高。工作電流較高。因此根據(jù)這經(jīng)常浮動(dòng)的數(shù)值的75%-80%來計(jì)算欠載值就可能遠(yuǎn)大于或低于實(shí)際的空轉(zhuǎn)電流值。

為了保證電泵井的持續(xù)生產(chǎn)能力，就要維護(hù)電泵機(jī)組至少在泵效大于零的情況下處于運(yùn)行狀態(tài)，即潛油電泵泵況正常的機(jī)組只要能發(fā)揮一定的泵效就要保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)闄C(jī)組空轉(zhuǎn)時(shí)泵效肯定是零，所以把欠載值設(shè)置在潛油電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的電流值應(yīng)當(dāng)是符合這一原則的。

2、欠載整定值的確定

電泵機(jī)組空轉(zhuǎn)(或接近空轉(zhuǎn))的原因主要有以下幾種(1)潛油電泵軸斷、軸竄造成泵失效。(2)發(fā)生供液極差、泵吸入口堵死或井液中含氣量大，受氣體泡沫影響太大時(shí)，造成泵內(nèi)設(shè)足夠的連續(xù)液體的排出，此時(shí)也沒有泵效。(3)油管內(nèi)結(jié)蠟或嚴(yán)重阻塞流道造成潛油泵內(nèi)液體被憋住，此時(shí)也沒有泵效。在這三種情況中，軸斷時(shí)的工作電流等于空轉(zhuǎn)電流，供液差時(shí)稍高，蠟堵時(shí)更高，但它們的差別并不大，實(shí)際上此時(shí)潛油電機(jī)的運(yùn)行電流處于或極其接近空轉(zhuǎn)電流值。顯而易見，此時(shí)機(jī)組沒有必要再繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，欠載保護(hù)應(yīng)在這些情況發(fā)生時(shí)立即生效以保護(hù)潛油電泵避免空轉(zhuǎn)損壞。

潛油電泵空轉(zhuǎn)電流值為額定電流值的60%，固定型號(hào)的潛油電泵機(jī)組都有固定的額定電流值，所以空轉(zhuǎn)電流值是固定的，只要把欠載值整定到這個(gè)空轉(zhuǎn)電流值就可以達(dá)到防止?jié)撚碗姳每辙D(zhuǎn)的目的。在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)該把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提高到額定電流的65%左右，以此作為警戒值，目的是確保潛油電泵機(jī)組不會(huì)發(fā)生由于工作電流值處于稍高于理論空轉(zhuǎn)電流值時(shí)造成的長期空轉(zhuǎn)情況。當(dāng)然這也是理論折中標(biāo)準(zhǔn)，如果能根據(jù)個(gè)井情況設(shè)定整定值會(huì)更有效果，不過這需要高科技含量的數(shù)字電路支持，這也是今后油田采油設(shè)備控制電路發(fā)展的方向。

四、總結(jié)

通過以上的分析，對(duì)電泵井欠載值整定有了新的認(rèn)識(shí)。

目前使用電泵井欠載值整定標(biāo)準(zhǔn)(工作電流的75%-80%)有如下缺點(diǎn)1、難以把握電泵井實(shí)際生產(chǎn)中變化的井況、泵況動(dòng)態(tài)。2、頻繁的欠載停機(jī)直接影響機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率，造成大量的產(chǎn)量損失。

采用電泵井額定電流65%為標(biāo)準(zhǔn)的整定方法的主要優(yōu)點(diǎn)是:1、能有效的保障電泵井處于有泵效的生產(chǎn)狀態(tài)，利于機(jī)組的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。2、避免不合理的欠載停機(jī)，延長電泵井壽命，提高檢泵周期。3、避免不合理的欠載停機(jī)，提高電泵井運(yùn)行時(shí)率，減小產(chǎn)量損失。4、生產(chǎn)管理實(shí)施上簡單有效，易于推廣，效益巨大。