《电潜泵技术培训》PPT课件.ppt

电潜泵技术培训加强电泵技术管理提高机组运行综合效益 目录 A 管理部分一 建立操作性强的管理制度1 巡回检查2 定时计量 化验3 发现问题及时分析 及时处理4 严格随意停机二 严格操作程序一 启动前的检查二 启动三 机组运行过程中日常应收集的主要数据四 故障停机后再启动前至少应完成的检测维护工作 B 技术部分一 潜油电泵机组概述1 潜油泵机组井下工作管柱简图2 潜油电机主要结构 工作原理和电性能测试3 保护器的工作原理和主要功能4 潜油泵主要结构 工作原理及有关的基本概念5 分离器的主要结构和工作原理6 变压器的选型设计计算二 电潜泵机组的选型设计计算1 油井产能计算a PI法 即生产指数法 适用于流压高于饱和压力 b IPR法 适用于流压低于适用于流压 C 现场简易计算法 适用于流压高于饱和压力 2 机组选型设计计算a 用于水井的计算方法b 稠油井电潜泵选型计算8大步骤c 计算泵挂处的气液比 Vg Vt 三 计算泵工作时的实际效率四 计算电机的实际散热和温升五 电潜泵井工况分析举例六 海上油田机采方式发展趋势 一 建立操作性强的管理制度A 巡回检查 至少内容 1 确定巡回检查间隔时间 建议2小时2 必须的检查点 电控柜 井口 安全阀控制盘3 必须的检查参数 电流运行曲线值 三相电压 电流是否在额定值范围内 井口处油 套压值是否正常B 定时计量 化验据此判断电潜泵机组实际生产情况 评估机组未来是否存在潜在故障和机组性能 有关运行参数可能的走向 A 管理部分 C 发现问题及时分析 及时处理D 严禁随意停机 即使使用变频器 特别是机组使用的后期 二 严格操作程序制度一 启动前的检查1 检查出油管线是否连接好 相关的生产闸门 放气阀是否处于正确的开关位置 设定值是否正确2 检查欠载 过载设定值 延时设定值是否合理3 检查相关系统的电器设备是否处于正确位置 顺序 高压真空开关 变压器 接线盒 电控柜 变频器 井口 4 检查变压器输出端电压值是否正确5 检查电源熔断器的规格是否正确6 记录笔的位置是否正确 7 系统必须接地8 所有检查内容和数据应有文字记录9 电控柜门上应有该井井下机组的主要技术参数数据表 以利随时对照检查机组工作性能 二 启动 尽量使用变频器启动 1 如果是新机组刚下井 而且事先已经知道目前井里静液面离井口的深度超过500m的话 启动前最好往井里灌满轻质的清洁液体 条件 生产管柱上必须有单流阀 2 按规定要求在电控柜上或变频器上实施启动程序3 启动成功之后 应尽快用钳型电流表检查三相实际电流值 并和圆盘记录卡上的电流值进行比校4 根据井口压力和产量以及现场的工作经验判断相序是否接错5 待井口出液完全稳定后 如条件允许 可以采用电潜泵憋压方式 大致估算电潜泵机组的性能和油井静液面高度 注 1 憋压时间不要超过一分钟 2 事先计算好井液大致密度 6 待油井出液完全稳定运转后 再重新调整好电流欠 过载值和启动延时时间值7 两次启动之间的间隔时间不得少于5分钟8 启动过程和启动后的机组正常运行电性能数据应有文字记录三 机组远行过程中日常应收集的主要数据1 检查记录卡片上的电流曲线是否正常2 三相电流值 并和额定值比较是否异常3 三相电压值 并和额定值比较是否异常4 原设定的欠 过载 延时值是否漂移5 日产量 油 气 水分别计量 如条件允许的话 6 出砂情况描述 如条件允许 应定期取样化验 7 井口油 套压力值以及是否正常 8 井下压力 温度值及变化情况 如井下安装有测试仪的话 9 井口温度10 安全阀控制压力是否合适 在控制盘处检查 11 有时为了更好地及时掌握机组的运行情况 有助于油井的动态分析 还必须 1 监测动液面深度 利用井下回声仪或通过油井憋压 2 通过有关参数计算 分析机组运行效率四 故障停机后 再启动前至少应完成的检测维护工作 在确保切断电源的情况下 1 检查记录卡上的电流值是否异常 并分析其原因2 检测动力电缆三相对地绝缘阻值是否符合基本要求3 相间直阻值平衡度是否符合要求 4 检查熔断器 保险丝 是否完好5 检查 电控柜里 有关触点是否完好6 电控柜里 低压控制线路是否完好7 欠 过载电流设定值和延迟设定值是否严重漂移8 检查 动力电缆在变压器上的接头是否松动 B 技术部分 一 电潜泵机组概述1 潜油泵机组工作管柱简图 变压器 电控柜 接线盒 2 潜油电机主要结构 工作原理和电性能测试 潜油电机为两级 细长式 三相鼠笼式异步电动机 它主要由定子 转子轴承构成 根据客户功率要求 潜油电机由数个这种功率相同的细长式 三相鼠笼式异步电动机串联而成 单节 单节最大长度可达10米 更大功率的电机可以由几个单节电机串联组成 定子的铁心中均匀分布三相绕组 绕组为电机提供旋转磁场 当绕组接通交流电时 根据左手定则 转子为电机提供电磁转矩 1 潜油电机定子绕组 轴承全部为滑动轴承 其中一个为止推滑动轴承 承载转子的重量 其余的为径向滑动轴承 起扶正转子的作用 电机内部充满绝缘性能很高的润滑油 在电机中起绝缘 润滑和转递热量作用 根据客户的温度要求 目前国内潜油电机主要分900C 1200C和1500C三种 定子的绝缘结构分绝缘漆 清漆 和环氧树脂两种 两种形式各有优缺点 满负荷时电机的功率因数和效率比轻负荷时高 电机的效率稍微提高一些 如果电机数量大的话 即可为用户节约大量的电费 效率 输入功率 功率因数 OA OI 输出功率 o I A E 线电流 感应电流 电压 迟后电压 的 滞后电流 和电压同相位的 有效电流 900 实测值 铠皮 K 兆欧表 A B C A相 铠皮 B相 铠皮 C相 铠皮 1000兆欧 下井前应对电缆进行下列两种电性能测量 1 对地绝缘阻值测量 2 测量相间直阻值 A B C A B B C C A 万用表 标准值 天津 2 0 3 0欧姆 森垂 2 0 2 2欧姆 雷达 1 8 2 2欧姆 三相间的阻值不平衡度 2 三次测得的平均值 最小值 或最大值 最小值 或最大值 2 K A B C A相 外壳 500兆欧 B相 外壳 500兆欧 C相 外壳 500兆欧 注 测完后要立即放电 下井前应对电机进行下列电性能测试 1 对电机进行对地绝缘阻值测量 2 对电机进行相间直阻测量 B C 标准值 天津 1 7 2 0欧姆 森垂 0 9 1 0欧姆 雷达 0 9 1 0欧姆 三相间直阻值不平衡度 2 三次的平均值 最小值 最大值 最下值 或最大值 A B B C C A A 外壳 外壳 兆欧表 万能表 实际操作过程中 测一相即可 2 3 保护器的工作原理和主要功能 1 连接泵和电机 2 承担电机的部分轴向负荷 带一个止推轴承 3 为电机的动力端提供密封功能 防止井液进入电机内造成绕组短路 并保持电机内的压力和井内的压力系统想连通 4 补偿电机升温后电机油体积的膨胀 关键作用 典型保护器密封示意图 典型的 其中一道 机械密封 4 潜油泵主要结构 工作原理及有关基本概念 潜油泵是由多个单级离心泵串联而成 每一级由一个转动的叶轮和一个固定的导轮 壳 组成 叶轮内的油液随着叶轮的旋转而旋转 以实现压能的转换 导轮的主要作用是在转换液体压能的同时 把部分高速动能变成低速 举升 能量 势能 泵的叶轮分 浮式 叶轮和 固定 式两种 浮式叶轮多用于中小排量泵 固定式叶轮一般用于大排量泵 典型的全浮式泵示意图 典型的半浮式泵示意图 浮式泵平衡原理 叶轮 随轴转动 导壳 固定 平衡孔 上轴承 下轴承 排量曲线图 排量对轴承的影响 有关泵的一些基本概念 1 离心泵的排量取决于 转速 叶轮尺寸 出口压力和液体性质 与泵的级数无关 2 离心泵的扬程取决于 叶轮的圆周速度 H u2 g 和泵的级数 3 泵的扬程与所泵送的液体的比重无关 比如 泵送比重为1 0的清水 比重为0 7的油 比重为1 2的盐水和其它任何比重的液体时 其扬程都是一样的 但功率不同 1000 英尺 1000 英尺 比重1 2 比重1 0 比重0 7 520磅 英寸2 433磅 英寸2 303磅 英寸2 泵 泵 泵 1000 英尺 4 额定电流不同的电机不能串联使用 5 泵应在厂家所推荐的最佳范围内运转 若实际排量超过最佳排量范围上限 则上止推轴承加速磨损 若实际排量超过最佳排量范围下限 则下止推轴承加速磨损 偏离的越多 上止推轴承或下止推轴承磨损得越快 6 一旦泵的型号和泵的级数定了之后 就意味着泵的最大扬程定了 再增加多大的功率也不会增加泵的扬程 7 如果电机在低于额定电压下工作 电机转速下降 电流上升 长此下去 对电机寿命是非常不利的 电机在稍微高于额定电压下长期工作 通常对电机不会有明显的影响 8 单流阀的作用 1 防止停泵时油管内的赃物下沉而卡泵 2 防止泵反转 反转时产生的电流可能烧坏电机和电缆 损坏传动轴3 若管柱上没有单流阀 当电机还在反转时 若有人重新启动电机 这时机组很可能会损坏 9 气锁如果井液中有大量的游离气存在 当游离气多到一定程度 进到泵内的基本上都是气体时 泵就会抽空 这种现象叫气锁 发生气锁时 泵即表现为欠载停机 10 气穴由于井液进入泵叶轮后 液体流速加快 同时压力降低 当压力下降到泡点压力以下时 液体会汽化 在泵中形成气体段塞 当气体段塞进入到叶轮的高压区时 气体段塞被压碎 此时 被压碎的气体段塞产生巨大的能量而破坏叶轮 这种现象叫气穴 当油层泡点压力高时 容易产生这种现象 5 旋转分离器的主要结构和工作原理a 主要结构主要由上下接头 分离腔 分流壳 轴 导向轮 导轮 叶轮和诱导叶轮等组成 b 工作原理首先诱导叶轮将油气引入低压吸入叶轮区 然后 低压吸入叶轮使油气混合液获得稳定的压头 叶轮的高速旋转使混合液的流向经过导向轮后 由径向流变为轴向流进入分离腔 混合液在高速旋转分离腔内做匀速圆周运动 由于离心力原理 比重大的液体甩向外围 比重轻的气体则聚集于轴心附近 被甩向外围的液体 经分流壳进入泵的第一级 气体则经过分流壳的分叉流道 再经过上接头放气孔进入油套环空 1 上接头 分流壳 不转 分流腔 转 轴 转 导向轮 转 导轮 不转 诱导叶轮 转 下接头 叶轮 转 旋转气体分离器工作原理 油气水混合液 油和水进入上面泵 气体进入套管环空 6 海洋平台电潜泵变压器的选型设计计算 A 基本原则 合适足够的防爆 防雨 水性能 防护等级IP23 绝缘等级F 容量能满足目前最小机组功率和今后可能的最大机组功率要求 多档 一般1 档基本够用 电压 电流的取值范围至少能基本上覆盖目前国内几大电潜泵生产厂家机组的电压 电流值 B 变压器容量计算 KVA 3 V i 1000 式中 KVA 千伏安 视在功率 V 电压 伏特i 电流 线性电流 安培 公式 假设某平台在20年内 电潜泵的最小功率为35千瓦 最大功率为130千瓦 在这种情况下 如何设计变压器的容量和电压档位 方法 1 首先应根据最小功率35千瓦和最大功率130千瓦 查有关电潜泵生产厂家的电机目录 圈定出符合这两种功率的最低 最高电压范围和最小 最大电流值范围 2 符合功率35千瓦的电机有 760v 43A 975V 34A 1230V 27A970V 38A 693V 43A 符合功率130千瓦的电机有 1820V 63A 因此 最低电压为693伏 最高电压为1820伏 最小电流为27安培 最大电流为63安培 电压档位设计 以某平台为例 注 千伏安和千瓦之间的关系 线电流 电压 电流 和电压同相位 滞后电流 滞后电压900 900 0 A I E KVA 3 V i 1000 Kw 3 v i cos 1000 视在功率 实际功率 二 电潜泵机组的选型设计计算 1 油井的产能计算a PI法 即产液指数法 适用于流压高于饱和压力 当流压高于饱和压力时 液流近似单向流 其特性曲线是一条斜率为 J 的直线 式中 q 油井日产量 m3 d 已知 Pws 油层静压 MPa 已知 pwf 在产量为q时的流压 MPa 已知 J 产液指数 m3 d MPa根据已知的油井生产测试数据 q Pws Pwf 即可计算出斜率 J 毫无疑问 当流压Pwf 0时 产液量q为最大值 即 q Pws Pwf J 这时的q即为qmax 计算出qmax后 用斜率 J 即可画出一条直线 在 PI 曲线以内每一个流压值 Pwf 都对应于一个相应的产量值 q 根据 PI 曲线 有关工程师可以选择合适的生产制度 选择合适排量的电潜泵机组 P1 PWS 100 P1 PWS 100 P2 PWf 假设 P2 Pwf 90 80 70 油流因沿程阻力消耗能量 油层 套管 油管 P1 P2 即PWS Pwf 生产时 式中 Pws 地层静压Pwf 生产流压 炮眼 油井生产时地层能量损失 J q Pws pwf q 静液面 动液面 电泵机组总成 举例 根据油藏部门提供的下列已知数据 计算该井的最大能 1 已知数据测试产量 q 119 2m3 d 750bb d 油层静压 Pws 6 5MPa 925psi 在产量为119 2m3 d时的流压Pwf 3 87Mpa 550psi 2 求该井的最大产能解 将已知数据代入公式 求出直线斜率 J J Pw Pwf 6 5 3 87 45 3m3 d MPa 119 2 当流压Pwf 0时 产量q为最大值qmax 所以 qmax pws J qmax J Pws 45 3 6 5 294m3 d 1850bb d q 油井产能曲线图 b IPR法 即沃格法 适用于流压低于饱和压力 基本方程 q qmax 1 0 2 Pwf Pws 0 8 Pwf Pws 2 式中 q 测试时的日产量 m3 d 已知 Pws 油层静压 MPa 已知 Pwf 在q产量下时的井底流压 MPa 已知 qmax 油井最大日产量 m3 d 未知 举例 略 C 现场简易计算方法 若在现场无法通过测试作业获得油井产量和压力数据时 我们可以用下面简易方法计算油井的近似最高产能 并大致了解油井的动液面和静液面置 操作步骤如下 1 停泵关井 待液面恢复静止状态 如果是亏空井或原来没开井 在求产之前应将油管灌满液体 2 灌满液体之后 关闭出油闸门 3 开泵运行 大略一分钟 4 在泵运行时 立即记下井口压力表读数 此压力值是排量为 0 时的力 5 然后打开出油闸门 6 计量产液量 直到产量稳定为止 7 关闭闸门 8 记录关闭闸门时的井口压力 有气体存在时井口压力恢复得缓慢 这个压力值代表上述第6项测得的排量稳定时的压力 根据上述两个点的压力 即可以确定出油井的产能 如下图所示 图中闸门全关闭时泵所产生的压头用 H 表示 相应的地面表压用 P1 表示 静液面高度用L1表示 请注意 在目前给定的排量下 闸门打开时泵所产生的压头和闸门全关闭时泵所产生的压头是一样的 都是 H 稳定生产时 地面表压为 P2 注 P1和P2的值是永远不相等的 动液面高度用L2表示 液面从静液面下降至动液面处的距离为L2 L1 大致相当于P1 P2 如图所示 这种关系可用下面公式表示 式中 L2 L1 给定排量下的压力降 英尺 公制时为m P1 P2 地面压力表的差值 磅 英尺2 公制时为Mpa P1 P2 K L2 L1 压头 英尺 磅 英尺2 2 31 r 液体比重 压头 m kg cm2 10 r 液体比重 注 常用K值如下 英制时 淡水为0 43 盐水为0 45 0 5 400API原油为0 36 L1 P1 P2 r为已知值 K 常数 每英尺高度液体在每平凡英寸面积上所产生的重量 磅 英寸2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 DT1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 地面 排量 L2 L1 L2 L1 H P1 P1 P2 L2 L1 P1 P2 井的生产率 井的生产率 P2 H 现场求油井产能简易计算图 动液面 静液面 H L1 100P1 r H L2 100P2 r L2 L1 100 P1 P2 r 用公制时 a b 图中所给出的数据是测试排量为400桶 天时的压力降 从图中可以看出 当动液面降至1000英尺时 该井可能达到的最大的理论排量 作该图时只用了两个测试点 a b 便作出了压力降曲线 用几个不同的测试排量 可以获得更多的测试点 以便检查曲线的正确性 重合性 2 机组选型设计计算 这里我们必须明白几个基本问题 任何厂家提供的潜油泵的排量和扬程数据 都是按泵送水条件提供的 如果泵送介质变了 不是水 在计算泵的排量和功率扬程时 应根据有关公式或有关图表或实验数据对排量 扬程和功率进行修正 同一套机组在泵水时的排量比泵高粘度原油或含水在30 50 的原油时的排量大得多 电潜泵机组选型设计计算的核心 是计算在要求的产量下泵的扬程和电机功率 a 水井电潜泵选型计算方法 基本的 公式 8813 式中N电机 电机功率 kw Q 泵排量 m3 日H总 泵总扬程 m r 水比重 泵 泵的效率 b 稠油井电潜泵选型计算方法 Q H r N电机 稠油 粘度对电潜泵性能的影响电潜泵在泵送粘性液体时 较之泵送水来 其扬程 排量和效率都要下降 而功率则上升 但是 目前 粘度对电潜泵性能所产生的全部影响尚没弄清 现在各厂家都根据自己的泵在各种不同粘度条件下进行试验后 分析出不同粘度对泵造成的性能影响 并相应的作出若干组修正图表 下面所讲的电潜泵在泵送粘性液体条件下的选泵程序 只是个近似值 但是 这种选泵程序 对于大多数泵的使用目的来说具有足够的精确度 如果不考虑粘度影响 将会大大影响泵的工作性能 实践证明 原油含水的多少 将会直接影响液体粘度的大小 根据根据过去的经验 当原油中含水为20 40 时 其粘度值为原来单一原油粘度的2倍 3倍 比如说 如果原油原来的粘度为200SSU 含水为30 时 则实际的混合液的粘度可能会超过500SSU 目前尚没有找到原油随着含水上升的多少粘度相应增加多少倍的标准计算公式 因此 在泵送粘性液体时 通常都是先按水的特性 对泵进行选型计算 然后再利用有关的修正系数对上述计算结果进行校正 但是 在泵送极高粘度液体时 为了选择最佳性能的泵 必须进行实验室试验 稠油井电潜泵选型八步骤1 先按泵送水时的计算方法 计算泵的总压头 2 通过试验或按照下面的图1 计算出在地层条件下脱气原油的粘度 3 通过试验或按照下面的图2 将上述脱气原油粘度校正为气饱原油粘度 CP 厘泊 4 把上述粘度单位 CP 厘泊 根据图3转换成SSU粘度单位 5 根据含水多少以及在某种含水条件下粘度增加的倍数 对上述第4步中的粘度继续进行校核 见图4 6 参照表1和表2的校正系数 对已知的总压头 排量 制动马力以及效率进行修正 7 根据上述第6步的结果选择合适的泵 马达 8 选择合适的其他设备 如电缆 控制柜 变压器等 举例说明泵送稠油时各种校正系数使用方法 注 假如该泵已事先按照泵送水时的基本计算方法 将其扬程 排量计算出来 a 油井基本数据和已知条件如下1 油井数据 套管 7 O D 23 FT射孔段 5300 5400FT泵挂深度 5200FT动液面高度 泵以上200FT2 生产数据井口压力 50PSIGOR 50 1 标准英尺3 桶 井底温度 130 F需要的排量 按水计算 1700桶 天 即270方 日 泵的总压头或扬程 按水计算 5215FT3 液体数据 原油比重 16 A P I 0 9593 含水率 30 水比重 1 02 混合液比重 0 9775 5300 5400 L1 5000 泵实际举升高度 5000 5200 动液面深度 泵挂深度 L2 磨阻 L3 井口回压 射孔段 L4 套管压力 H总 L1 L2 L3 L4 5215 ft 注 此处L4 0 静液面深度 电潜泵生产管柱图 b 具体步骤如下1 先按泵送水时的计算方法 计算泵的总压头 例题中已给出 2 根据已知条件 A P I16 和130 F 从图1查得脱气原油的粘度为140CP 3 根据已知条件 50 1GOR以及上述的140CP 从图2将上述脱气原油的粘度140CP 校正为饱和原油条件下的原油粘度65CP 4 根据图3查得65CP条件下 对应的塞氏粘度为380SSU 400 5 根据图4 查得假设在含水为30 时粘度校正系数为 2 8 倍 因此 当含水为30 时 混合液的实际粘度值应为 380 2 8 1064SSU 1000SSU 下部的所有修正系数都将以1000SSU值为准查找 6 根据表1和表2 查得排量 扬程和制动马力的校正系数分别为 在大气压和600F条件下原油API重度 图1 在不同地层温度下脱气原油粘度曲线 不含气原油的绝对粘度值 厘泊 层地温度 天然气在地层压力下的溶解度 英尺3 桶 图2 饱和原油在地层温度和压力下的粘度曲线 饱和气原油在地层温度和压力下的绝对粘度 厘泊 不含气原油在地层温度和压力下的绝对粘度 比水轻的液体 图3 CP 厘泊 和SSU粘度单位换算图 粘度 CP 粘度 SSU 图4 乳化对原油粘度的影响曲线 中 密 松 表1 表4 表2 查表2 当SSU为1000时 相应的校正系数为 排量校正系数为 0 84 扬程校正系数为 0 85 马力校正系数为 1 162 G 泵效 效率校正系数为 0 43注 1 泵的效率为70 时 查表2 泵效为60 时 查表1 2 上述校正系数是泵效为70 的校正系数 3 G 为混合液体在泵送温度条件下的比重 因此 使用上述校正系数后 其结果为 总扬程H总 5215 0 85 6135FT 总排量Q总 1700 0 84 2024桶 天然后 根据泵水的特性曲线 选择合适的泵机组 从图5上可以看出 当排量为2024桶 天时 以校正后的排量为准 基本上是处于最高效率点 A 因此 我们选择此泵 并以此泵特性曲线为准来计算其它有关参数 从 A 点向上作垂线交于 B 点 再从 B 点向左作平行线交于 C 得该种型号的泵每级的压头为44 5英尺 级 然后 再根据上述校正后的总压头 6135ft 以及每级的压头 44 5ft 级 求出该种型号的泵的总级数为 6135 44 5 138 级 又从图5上可以查得 每级的制动马力为1 0 因此 该泵所需要的总的制动马力为 138 级 1 0 级 马力 1 1852 164HP 注 1 1852 1 162 1 02 其他设备的选择 比如电缆 控制柜 变压器等 即可根据总的功率 164HP 参考有关资料逐一选择 图5 某型号 泵的标准特性曲线 每天桶 加仑 分 泵单级扬程曲线 英尺 泵效曲线 单级 制动马力 7 选择马达和泵 因为图5中泵曲线的最佳排量 正好符合我们的排量要求 2024桶 天 而且该泵的效率也比较高 70 因此 我们选择该型号泵 假设为 WJ 2000 上面根据图 曲线 5已经计算出 当泵排量为2024桶 天 它需要的电机功率为164HP 但市售电机不一定有164HP 因此 我们可以选择接近于164HP的市售电机即可 8 其他设备的选择 比如电缆 控制柜 变压器等 即可根据总的功率 164HP 和井温 参考有关资料逐一选择 c 计算泵挂处的气液比 Vg Vt 举例 1 已知条件 气体比重 yg 0 80原油比重 yo 0 865饱和压力 1500磅 英寸2泵挂处的温度 1450F预计泵沉没处压力 400磅 英寸2预计产油量 154桶 日原油重度 320API预计产水量 446桶 日地面油气比 225英尺3 桶2 计算步骤 1 计算 地层条件下的 溶解油气比 RS 英制单位方法A 可直接从有关地质资料上查得RS方法B 应用公式计算 RS Yg Pb 18 10 0API 10 1 0 83 式中RS 在地层条件下的溶解油气比 标准英尺3 标准桶 Yg 气体比重Pb 地层饱和压力 磅 英寸2 T 地层 井底温度 0F 上述计算出来的溶解油气比值 必须用下图的系数进行修正 此系数校正了井底流压低于饱和压力时的影响 0 00091T 0 0125 先计算地层饱和压力和泵挂处的压力之比值 泵处沉没压力 地层饱和压力 比值 400 1500 266 然后再根据下图查找在泵挂处压力下溶解油气比的溶解度为52 此例题的 0 52 0 266 因此 泵挂处的溶解油气比 即RS修 RS 0 52 根据已知油井数据 查有关地质资料或经过计算 得地层条件下的溶解油气比RS 347标准英尺3 标准桶 所以 泵挂处的溶解油气比应为 RS修 347 0 52 180 44 标准英尺3 标准桶 注 也可直接用下面公式计算校正系数fc fc 0 629 Pb 0 37 P 式中P 泵入口压力 MpaPb 地层饱和压力 Mpa 即 fc 0 629 400 1500 0 37 0 537 0 52 2 计算泵挂处气体体积系数Bg 泵挂处桶 标准千英尺3 英制单位 Bg 5 05 Z T P 式中Bg 泵挂处 气体体积系数 泵挂处桶 标准千英尺3 Z 气体压缩系数 0 81 0 91 T 泵挂处 井底温度 0F 460 0F P 泵挂处的压力 磅 英寸2 将已知数据代入上述方程 得 Bg 5 05 ZT P 5 05 0 85 460 145 400 6 49 泵处桶 标准千英尺3 3 计算泵挂处的油体积系数B0 泵挂处桶 标准桶 英制单位 B0 0 972 0 000147 F 1 175 式中F RS修 Yg Y0 0 5 1 25T 将已知数据代入上述方程式 得 B0 0 972 0 000147 RS修 Yg Y0 0 5 1 25T 1 175 0 972 0 000147 180 44 0 80 0 5 1 25 145 0 865 1 175 1 121 泵挂处桶 标准桶 4 计算泵入口处气体总体积Vt 游离气和溶解气之合 英制单位 Vt 日产油量 桶 油气比 1000 154 225 1000 34 66千英尺3 其中 泵处溶解气气量 日产油量 桶 RS修 1000 154 180 44 1000 27 78千英尺3 注 指地面气量 982m3 泵处游离气气量 34 66 27 78 6 88千英尺3 泵挂处油体积V0 日产油量 桶 B0 154 1 121 172桶 泵挂处游离气的体积Vg 按体积系数Bg转换为桶数 游离气量 千英尺 3 Bg 6 88 6 49 45桶 泵挂处水体积 446桶 泵挂处油 气 水总体积 172 45 446 663桶 泵挂处游离气占泵入口处三相流总体积的百分率为 Vg Vt 45 663 6 78 从计算结果可以看出 要想日采出600桶产液量 油154桶 水446桶 应选择排量为663桶的泵才能满足日产液600桶要求 注1 对中等油气比的重原油 如果一时得不到某油田的实际RS 溶解油气比 BG 气体体积系数 和B0 油体积系数 值 可用下面的简易方法计算RS Bg和B0 其误差为5 10 RS 135 0 25P标准英尺3 标准桶式中P 泵沉没处压力 磅 英寸2 Bg 2572 P 桶 标准千英尺 3 B0 1 05 0 0005Rs 其它具体计算方法同前 注2 用公制单位直接计算时 计算公式为 RS 0 1342Yg 10 Pb 10 0 0125 141 5 Y0 131 5 10 0 00091 1 8t 32 1 0 83 式中Yg 气体比重Y0 原油比重Pb 原油地层饱和压力 Mpat 泵挂处温度 0CRs 泵挂处溶解油气比 没修正前的 m3 m3注 应根据 泵入口压力 Mpa 地层饱和压力 Mpa 比值 查曲线图对Rs进行修正 B0 0 972 0 000147 5 61Rs修 Yg Yo 0 5 1 25 1 8t 32 1 175 式中B0 泵挂处 原油体积系数 m3 m3Yg 气体比重Yo 原油比重Rs修 泵入口处 根据Rs修正后的溶解油气比 m3 m3t 泵入口处 温度 0C Bg 0 000378 Z P m3 m3 式中Bg 泵入口处 天然气体积系数 m3 m3Z 天然气压缩系数 0 81 0 91t 泵挂处 井底温度 0CP 泵入口处压力 Mpa t 273 最后 泵入口处的气液比 GLR 为 1 fw GOR Rs修 Bg 1 fw B0 1 fw GOR Rs修 Bg fw GLR 式中fw 含水率 小数GOR 地面油气比 m3 m3Rs修 地层溶解油气比 Rs 的修正值Bg 泵入口处 天然气体积系数 m3 m3 Bo 泵入口处油体积系数 m3 m3注 泵入口处的气液比是随流压的变化而变化的 为了随时掌握泵挂处的气液比值 可以事先假设数个不同的泵入口压力值 并计算出相应值下的 泵挂处数个不同气液比值 据此即可绘制出泵入口处气液比与泵入口处的压力关系曲线图 三 现场计算泵工作时的实际效率 泵的名牌效率一般都比较高 但在现场实际应用中泵的有效功率到底有多大 泵运转得是否合理 可以通过计算泵的实际工作效率与泵的名牌效率进行比较来衡量 如果实际运转效率太低 应采取措施整改 基本公式 泵实际效率 N泵出 N泵入 1 N泵入 kw 3 V i COS 电机效率 1000 2 N泵出 kw Q H总 r混 102 3 式中 N泵出 泵的输出功率 kw N泵入 泵的输入功率 即电机的输出功率 kw V 电机工作电压 I 电机工作电流 COS 电机功率因素 电 电机效率 r混 产液混合液比重 kg m3 H总 泵的实际总扬程 m Q 日产液量 kg 混合液比重 kg m3 86400 例题 某井下入雷达公司电潜泵 日产液量539吨 含水80 动液面高度 H动 607m 井口压力1 1Mpa 套压2 1Mpa 工作电流49A 工作电压2000V 功率因素COS 为0 70 电机效率 电为0 85 原油比重r油为863 4kg m3 水比重r水为1000kg m3 试计算电潜泵的实际工作效率是多少 解 1 计算泵的实际轴功率 即泵的实际输入功率 3 2000 49 0 70 0 85 1000 101 kw N泵入 H井口 102 0 973 1 1 2 1 104m 所以 H总 607 104 0 503m 2 计算泵的实际输出功率 即泵的有效功率 A 计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 m3B 计算总扬程H总 H动 H井口 H套 H磨式中 H动 607m H磨 略 H井口 1 1Mpa H套 2 1Mpa 注 1Mpa 9 87 物理 大气压 1 物理 大气压 1 0322 工程 大气压 1Mpa 9 87 1 0322 10 187 工程 大气压 10m高水柱相当于1 工程 大气压 水的比重按1 0计算 C 泵的实际输出功率 N泵出 Q H总 r混 102 102 973 86400 539000 503 973 30 7kw N泵出 N泵入 30 7 101 0 3039 30 4 泵实际效率 四 现场计算机组的实际散热量和温升 公式 t 0F 泵实际输入功率 1 泵实际效率 0 707 60 加仑 分 8 33 比重 比热 泵实际输入功率 马力 根据泵的实际排量Q 扬程H总 比重r混和泵效算出 参考上述N泵入计算公式 泵实际效率 泵运转时的实际效率 非名牌上的效率 参考上述 泵实际效率计算公式 比重 混合液的比重比热 混合液的比热例题 某型泵在最高效率点时的排量为600桶 日 17 5加仑 分 压头为3000英尺 泵最高效率为60 电机效率为0 83 混合液的比重为0 7938 混合液的比热为0 5 求该泵在最高效率点时的机组温升是多少 注 此例题是求机组在最高效率点 名牌效率 工作状态下的温升 但现场计算时 泵的实际效率往往低于泵的名牌效率 因此 在现场计算机组的温升时 应先计算出泵的实际工作效率 参考上述 泵实际效率计算公式 然后再根据公式计算机组温升 解 1 计算泵的输出功率 N泵出 17 5加仑 分 3000 0 7938 3960 10 52 马力 2 计算泵的输入功率 泵制动功率 N泵入 N泵出 0 6 10 52 0 6 17 54马力 加仑 分 扬程 英尺 r混 3960 3 计算电机的输入功率 N电入 N泵入 0 83 17 54 0 83 21 12 马力 4 分析很显然 给电机输入的21 12马力中 除了10 52马力之外 其余的功率都以热的形式损失掉了 因此 N电损 21 12 10 52 10 61 马力 因为 1马力 42 44英热单位 分 因此 10 61马力 450 28英热单位 分 即电机每分钟损失的热量 电机的上述热量被流过电机而进入泵的液体带走 42 44英热单位 分 马力 17 5加仑 分 8 1磅 加仑 142磅 分注 当液体的比重为0 7938时 每加仑液体重为8 1磅 在这种情况下 每磅液体每分钟应带走的热量为 450 28英热单位 分 142磅 分 3 17英热单位 磅 温升 t 3 17 0 5 6 340F 五 电潜泵井工况分析和故障处理 卡1 电泵正常运转情况下的电流曲线卡 记录笔起始点 1 A B段因为是启动初期 液面较高 泵的排量和电流都略高于正常值 2 B C段为正常工作电流 排量接近设计值 3 C D段排量开始低于额定排量 并有波动 游离气开始进泵 电流开始下降 4 最后D段上 电流值既低又不稳定 液面接近吸入口 5 由于液面继续下降 游离气继续增多 产生气锁 电流疾速下降 6 当电流下降到低于欠载电流时 控制柜跳闸停机 解决办法 加深泵挂 减少脱气 缩小油嘴 间抽 换小泵 记录笔起始点 卡2 气锁 1 因供液能力不足 当电流下降到欠载电流设定值时停机 2 再启动 同样原因又欠载停机 3 A B B C C D段的情况和卡1的情况基本相似 4 本卡片整个曲线上没有游离气影响 5 到了D段以后 因供液不足 排量和电流下降 最后因欠载停机 6 停机过段时间再起泵 还是因为供液不足 很快又因欠载停机 解决办法1 和卡2的解决办法相同 2 采取酸化 压裂等措施 卡3 抽空 记录笔起始点 1 因井筒供液严重不足 起泵之后很快欠栽跳闸停机 2 停泵后过段时间再自动启动 因时间太短 液面恢复不够 供液仍然不足 电机根本无法启动 3 又过了一个停泵周期后再启动 井筒里有了一定高度的液面 启动成功 但过了不多久 又因欠载停机 4 如此反复循环 解决办法1 间抽2 进行增产措施3 换小泵 卡4 抽空 自动再启动失败 记录笔起始点 本卡片的情况和前面的 抽空 情况相似 但泵运转的时间更短 而且再启动反复循环 原因可能是泵排量过大或其它原因 解决办法1 应立即确定液面的高度度 如果不是液面过低低问题 应查看油管压力是否过高 因为排出管线堵塞或阀门关闭 排量过小或无排量 电流下降也可能导致欠栽停机 2 排量过低也可能是油管漏失引起的 注 这种抽油状况对电机非常有害 应立即整改 卡5 短时间内自动频繁循环启动 记录笔起点 1 本曲线说明机组的运转情况还可以 排量基本接近设计要求 但有较多的气体通过泵 2 曲线波动是因为较多的游离气造成的 解决办法1 因为基本上不明显影响产量 所以 一般情况下不去动它 2 如有可能 下次作业时 加深泵挂或提高分离器的效果 卡6 油井含较多游离气 记录笔起点 启动之后机组只运转了几秒钟 即欠栽停机 由于是自动再启动程序 因此 循环过程不断发生 产生的原因一般都是液体的密度太小或流量太小 造成工作电流低于欠载电流而停机 解决办法1 如果经测试证明泵吸入口确实有液体 可以用降低欠载电流的办法解决 2 如果是第2个问题所致 则应调整时间继电器 使之与欠载继电器断开 卡7 瞬时欠载停机 记录笔始点 电机正常启动后 由于工作电流下降至无载电流 而且欠载电流值调整不正确 造成电机长时间在欠载情况下工作 电机或或电缆过热烧毁 电机过载跳闸 先欠载 后过载 原因电机功率过大 而且油井供液能力不足 由于一方面电机功率过大 电流较大 发热量较大 而另一方面 供液能力不足 在单位时间里带走的热量有限 电机 电缆的温度越来越高 最后导致电机或电缆烧毁 电机过载停机 解决办法1 电机功率不要选的过大2 对于可能产生供液能力不足的大功率机组 应将其欠载电流调得略高一些 欠载电流更不能低于空载电流 卡8 欠载停机 记录笔起点 该机组的工作是由地面储罐液面计控制的 与液面计相连的开关可以使机组停机 当储罐里的液面降到设计值时 开关动作 电机启动 注 多为无人平台使用 卡9 地面储罐液面控制 记录笔起点 1 曲线表明机组过载 电流过高 停机 2 刚启动时电流略低于额定电流 然后逐渐达到正常电流 3 B C段间电流基本上还在额定电流附近运转 4 但到了C点之后 电流逐渐升高 直到电流过载停机 原因1 机组功率偏小2 出砂或异物卡泵3 其它机械故障 夏天雷击 电机过热 机组磨损等 解决办法1 缩小油嘴 减少排量2 反转一下看能否解卡3 避免雷击4 提高机组质量 卡10 过载 记录笔起点 1 刚开始有一段不稳定的运转 然后正常运转 2 一般情况下这是井内有杂务 如结垢 出砂等 泵时卡时不卡造成的 3 既然后面已经正常 可以继续运转下去 卡11 井内有杂质 记录笔起点 1 电流间断波动 最后电流过载停机 2 过载停机后 进行了多次人工启动 而且都不成功 原因可能井内有杂务或其它机械原因 解决办法很明显现在是硬卡 在没有判明原因之前 不要再起泵 否则 机组必烧无疑 卡12 过载停机后多次人工启动失败 记录笔起点 电流曲线变化没有规律 但最后因电流过载停机 原因1 可能井内有杂务2 液体的比重发生变化 新井有时出泥浆 有时出水 有时出油等 如果出的泥浆过多 并且持续的时间过长 若泵的功率偏小 即发生过载停机 解决办法1 缩小油嘴2 提泵 清洗井筒或采取措施 防止杂务进泵 卡13 不稳定负荷状态 记录笔起点