魏延梅

【摘 要】本文探討了油井產(chǎn)能分析與預(yù)測問題、機(jī)組選型優(yōu)化與配套問題、油井高溫問題、油井含砂含氣問題、機(jī)組變頻變速問題以及電潛泵抽油井系統(tǒng)效率問題。指出電潛泵選井選泵工作是確保電潛泵抽油井高效生產(chǎn)，機(jī)組處于最佳運行狀態(tài)的重要前提。

【關(guān)鍵詞】電潛泵；抽油井；選型配套變頻技術(shù)

電潛泵機(jī)組的合理選井選泵，是保證其最大限度發(fā)揮工作效能，油田獲得最大經(jīng)濟(jì)效益的重要前提。在電潛泵機(jī)組的實際選井選泵過程中，某些認(rèn)識有可能忽視一些重要的應(yīng)用條件，導(dǎo)致選擇結(jié)果不利于電潛泵機(jī)組的合理、穩(wěn)定、可靠地工作。因此，下面就電潛泵機(jī)組選井選泵所涉及到的幾個問題進(jìn)行探討。

1.油井產(chǎn)能分析與預(yù)測

電潛泵機(jī)組選井選泵首先要解決的問題是油井產(chǎn)能的預(yù)測。產(chǎn)液能力預(yù)測的準(zhǔn)確與否直接影響著所設(shè)計的電泵井系統(tǒng)的工作性能。預(yù)測產(chǎn)液能力的方法有IPR曲線法、VOGEL方程，PI方法等，這些方法各有特點，并有各自的適用范圍[1]，系統(tǒng)設(shè)計時具體選用哪種方法應(yīng)視具體情況而定。

（1）一般情況下，采用廣義IPR曲線進(jìn)行油井產(chǎn)能分析與預(yù)測。

（2）高含水條件下（含水率>70%），采用PI方法進(jìn)行線性預(yù)測；當(dāng)含水率>90%時，可不考慮產(chǎn)液乳化；泵吸入口壓力大于等于0.7MPa。

（3）含氣條件下，選擇泵吸入口壓力大于等于井液飽和壓力。

（4）若未知油井飽和壓力，綜合考慮產(chǎn)液含水、氣、油比的大小，應(yīng)用無因次IPR曲線和PI曲線分別求得油井產(chǎn)能，然后與該井開采歷史數(shù)據(jù)對比，進(jìn)行必要的加權(quán)修正。

（5）可根據(jù)一定周期內(nèi)的已知油井采油指數(shù)曲線變化趨勢，擬合油井當(dāng)前和今后一段時期的產(chǎn)能，從而確定合理的電潛泵采油排量。

2.機(jī)組選型優(yōu)化與配套

已知預(yù)測產(chǎn)液量和揚程后，即可對電潛泵機(jī)組進(jìn)行選型。下面就機(jī)組選型優(yōu)化與配套容易忽視的幾個問題進(jìn)行探討。

2.1泵的優(yōu)化選型與配套

2.1.1泵軸功率

最好的做法是根據(jù)選定泵型的排量系列[1]，用對應(yīng)的單級葉導(dǎo)輪最大軸功率而不是高效點的單級軸功率來求得泵軸功率。若采用大批整機(jī)試驗得到的實測泵軸功率統(tǒng)計值，則能更加準(zhǔn)確計算所選泵型的軸功率。建議采用這種方法來確定泵軸功率。

2.1.2泵有效工況區(qū)

由離心泵的特性曲線可知，泵存在一最優(yōu)的高效工作點，包含該點的小區(qū)域構(gòu)成離心泵的有效工況區(qū)。對全浮式葉導(dǎo)輪來說，在有效工況區(qū)內(nèi)工作意味著葉輪不會因液壓失衡而產(chǎn)生上磨或下磨，大多數(shù)情況下，泵往往在偏離高效工作點的一定區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定工作。因此，必須對此區(qū)域內(nèi)部及其邊界排量、揚程、軸功率進(jìn)行綜合分析與驗算。

2.1.3泵軸載荷

多數(shù)情況下，泵軸承載能力沒有問題。當(dāng)泵的排量較大、揚程較高時，泵軸啟動載荷明顯增加，此時應(yīng)核算泵軸承載能力。

2.1.4泵沉沒度

泵的許用沉沒度不僅滿足離心泵本身的吸高要求，而且避免井液分離出過多自由氣進(jìn)入離心泵。因此，在離心泵選型時，如沒有對應(yīng)于額定排量的泵型，最好采用小一號的泵型，但應(yīng)根據(jù)預(yù)測產(chǎn)量對應(yīng)的揚程要求來計算葉導(dǎo)輪級數(shù)，從而使泵沉沒度長期保持不變。

2.1.5泵工作的穩(wěn)定性

對多節(jié)串聯(lián)離心泵配置，當(dāng)單節(jié)泵殼體長度顯著不同時，泵易振動，嚴(yán)重時會引起連接螺釘疲勞破壞斷裂，使機(jī)組掉井。所以，應(yīng)當(dāng)盡可能均勻分配多節(jié)泵殼體號。

2.2附加功率損耗

小排量、高揚程機(jī)組在實際應(yīng)用過程中，作用在保護(hù)器和分離器上的附加功率損耗與離心泵軸功率相比占據(jù)較大比例，有時這類功耗可達(dá)離心泵軸功率的15%以上。

2.3潛油電動機(jī)配套

潛油電動機(jī)配套除了滿足功率匹配外，還應(yīng)考慮如何保證自身散熱條件和降低潛油電纜的壓降損失。為了保證自身散熱，建議潛油電動機(jī)外殼流體流速大于0.3048m/s。為了降低動力電纜壓降損耗，建議優(yōu)先采用高電壓、低電流電動機(jī)。對于大功率電潛泵機(jī)組，還要考慮電動機(jī)軸承載能力校驗問題。在套管內(nèi)徑足夠大的條件下，優(yōu)先采用大直徑潛油電動機(jī)。

2.4動力電纜選擇

動力電纜的選擇需要考慮以下3個主要因素：

（1）確保電纜電壓降損失不影響潛油電動機(jī)啟動電壓。

（2）確保電纜與套管之間有足夠間隙。

（3）確保動力電纜絕緣等級足夠。

3.油井高溫問題

常規(guī)電動機(jī)允許最高工作溫度（井溫）105～115℃，由于涉及到井下電力傳遞絕緣性能和電潛泵機(jī)組運動副熱效應(yīng)，在高溫油井（井底溫度>115℃）中的電潛泵機(jī)組應(yīng)用問題一直屬于電潛泵應(yīng)用難題。選井選泵時，除了采用具有特殊性能的高溫潛油電動機(jī)外，對潛油電動機(jī)和電纜的規(guī)格尺寸選取還應(yīng)有特殊要求。

4.油井含砂、含氣、機(jī)組變頻變速及軟啟動

電潛泵機(jī)組在含砂油井的應(yīng)用問題較多。盡管目前已經(jīng)出現(xiàn)各種類型的防砂電潛泵如目前新灘油田使用的寬流道耐砂泵，但其使用壽命距離我們的需求還很遠(yuǎn)。在含砂油井電潛泵選井選泵過程中，需要明確井液含砂量、酸溶性、砂粒度、石英砂含量、砂粒幾何特性等。上述參數(shù)可以通過試驗取得經(jīng)驗數(shù)據(jù)。如果上述數(shù)據(jù)不全，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎考慮是否下防砂電潛泵。

在潛油離心泵吸入口處，當(dāng)自由氣與產(chǎn)液的體積比達(dá)8%～10%時，泵的工作性能開始惡化。因此，在選井選泵時，需考慮加裝氣體分離器。通常單節(jié)旋轉(zhuǎn)式分離器分離效率可達(dá)90%，當(dāng)預(yù)測由井油氣比較高時可采用兩節(jié)旋轉(zhuǎn)式分離器。此外，需要根據(jù)氣體性質(zhì)選擇合適的防腐機(jī)組和電纜材料。

電潛泵機(jī)組的變頻控制允許機(jī)組轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速附近上下變化，從而使機(jī)組與油井工況最佳，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)和系統(tǒng)節(jié)能的目的。由于離心泵變頻參數(shù)滿足相似定律，所以泵工作參數(shù)隨頻率變化而顯著變化。為此，進(jìn)行機(jī)組變頻匹配選型時，應(yīng)當(dāng)遵循下列原則：

（1）離心泵的額定排量參數(shù)必須介于最小頻率和最大頻率各自對應(yīng)的排量值之間。

（2）采用變頻裝置后，變頻電性能可能導(dǎo)致潛油電動機(jī)發(fā)熱量增加10%以上。因此，變頻機(jī)組電動機(jī)選取應(yīng)遵循前述高溫電動機(jī)的參數(shù)選取原則。

5.電潛泵抽油井系統(tǒng)效率

電潛泵抽油井的系統(tǒng)效率與經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。在選井選泵時需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。提高離心泵的水力功率或者降低電動機(jī)的輸入電功率，均有助于提高系統(tǒng)效率?？梢酝ㄟ^以下兩種方法進(jìn)行電潛泵機(jī)組優(yōu)化。

（1）對不同類型的潛油電動機(jī)與離心泵組合，優(yōu)化匹配參數(shù)，從中選出最佳配套。

（2）采用變頻技術(shù)，對給定機(jī)組進(jìn)行工作參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化。

6.結(jié)論與建議

（1）電潛泵是新灘油田最主要的采油方式，電潛泵選井選泵工作是確保電潛泵抽油井高效生產(chǎn)、機(jī)組處于最佳運行狀態(tài)的重要前提，因此我們應(yīng)高度重視，靈活掌握正確的選井選泵原則。

（2）建議加大電潛泵機(jī)組選井選泵相關(guān)研究，不斷改進(jìn)和完善選井選泵方法，提高選井選泵水平，確保電潛泵機(jī)組高效、穩(wěn)定、長期、可靠地工作。

（3）針對新灘油田出砂嚴(yán)重和油田高效、高速開發(fā)實際，建議加強(qiáng)防砂技術(shù)及高效耐砂電泵機(jī)組研究工作。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]畢玉芬.石油工業(yè)對電潛泵的新要求.國外石油機(jī)械，1996，02.

[2]白廣文.潛油電泵技術(shù).石油工業(yè)出版社，1993.