黑龍江 焦陽 趙玉珍 馮恒柱 年喜

潛油電泵系統(tǒng)中各部件的選擇

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在進(jìn)行潛油電泵的選擇設(shè)計時，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)募墧?shù)。第三，根據(jù)選定的泵的效率、排量和揚(yáng)程，來選擇合適的電機(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)計的因素

1.油管和套管的規(guī)格

在選擇電泵的過程中，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，如果泵選取得過大，會使泵的排量超過井的產(chǎn)能，出現(xiàn)某些電泵井“完全抽空”的現(xiàn)象。其次，如果泵選得過小，會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)泵會對電機(jī)和泵都將有影響，通常，采用提高沉沒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度，如果泵在吸入口底部附近放空游離氣，可能會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)始終觀察氣體對排量、功率等的影響。這樣基于我們的知識和各方法的經(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)計是考慮用在一個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

對于任何一臺泵，在比較大的排量是，粘度對泵壓頭的影響比較大，排量小時則影響小。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，應(yīng)對曲線進(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

井底溫度對于安裝潛油電泵非常重要。選擇電機(jī)和電纜時，溫度也是決定因素之一。在計算含氣井吸入口體積時，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，要考慮到正常工作時電機(jī)所需要的功率可能要低于電機(jī)對壓井液卸載時所需要功率。為了達(dá)到卸載的目的，設(shè)計時要考慮電機(jī)可以在短時間內(nèi)過載20%的情況下工作。

二、各部件的選擇依據(jù)

1.多級離心泵的選擇

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

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、功率、工作電壓和工作電流的確定。當(dāng)多級離心泵的型號、總級數(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，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.動力電纜的選擇

電纜規(guī)格和型號的選擇，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，潛油電纜的一般工作電壓等級為3000V。電纜同電機(jī)配套時要按電機(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明的最后項目。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)計使用的最大頻率來選擇。

潛油電泵所使用的變壓器有三個單相變壓器組、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電壓與電機(jī)電壓不相符合的地方。

對于一口下電泵的井，如果預(yù)計將來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選擇。

三、系統(tǒng)的選泵設(shè)計

1.需要的基礎(chǔ)資料

要設(shè)計一套有效的電動潛油泵系統(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題。潛油電泵系統(tǒng)設(shè)計所需的資料通?？煞炙念悾?/p>

（1）游藏或油井的流入動態(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)計程序

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

（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效電潛泵系統(tǒng)的關(guān)鍵的第一步；

4.計算機(jī)程序還可以用來模擬一種現(xiàn)有的抽油系統(tǒng)。這樣，就可以使用戶通過用計算機(jī)對于井底壓力與產(chǎn)量關(guān)系的計算，對井進(jìn)行評價。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，采用計算機(jī)對含氣井進(jìn)行電潛泵系統(tǒng)的選擇設(shè)計，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。對于現(xiàn)場的生產(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)中心開發(fā)系）

（編輯 李艷華）