潛油電泵井欠載整定值標準的探討

摘要: 本文對國內采油中常用的潛油電泵井中欠載整定值的界定進行了詳細的分析和探討，致力于建立更加合理的整定值標準，為提高潛油電泵設備的使用壽命降低生產成本樹根立本。

關鍵詞: 潛油電泵;欠載整定

一、前言

潛油電泵采油是機械采油方式中的重要組成部分， 已經在國內外采油工程領域廣泛應用。潛油電泵采油適用于供液能力強，產液量比較高的采出井。現有的潛油電泵控制柜(地面中心控制器)可以顯示工作時的三相電流值。中心控制器上的欠載保護裝置在出廠前以人為設定了過載和欠載值。當機組運行電流高于過載值或低于欠載值時，控制器就會自動過載停機。

在欠載值整定方面，早期的標準是潛油電機額定電流的80%，目前的標準是工作電流的75%-80%。無論欠載值如何整定，其基本思路都是為了保護潛油電泵機組。當電泵井由于軸斷、軸竄或供液能力下降等原因導致潛油電機空轉時，電流值下降低于預先設定的欠載值，電泵控制器就會自動停機從而避免機組空轉損壞。因此，找出真正適合生產實際的欠載值，合理設定欠載保護值標準對電泵井生產的實際效果有著重要的影響。

二、目前采用的欠載值設定標準的缺點:

目前各類電泵井生產技術手冊中提到的欠載值整定標準多為機組工作電流的75%-80%。在生產控制中也普遍依據這一標準。但在實際的生產環境中往往因為這種標準存在缺陷而引發電泵井的不正常生產狀態，具體現象為機組頻繁欠載停機和機組長期空轉兩種情況。其中主要以機組頻繁欠載停機為主。處于這種狀態運行生產的電泵井很容易導致機組燒毀，由于需要檢泵作業才能恢復生產，使得最終在油井產量和設備投入上造成巨大的損失。在生產實際中相當數量的電泵井在機組損壞之前曾發生過或頻繁發生過欠載停機現象，現場診斷的損壞直接原因往往多種多樣，但是屬于機組燒毀的井基本都發生過欠載停機情況，這實際上與電泵井反復停機易造成機組燒毀的經驗是一致的。

1、欠載整定值與潛油電機額定電流、工作電流和空轉電流的關系:

潛油電機有著固定的額定電流，該數值與額定電壓、額定功率和電機轉速等數據都屬于潛油電機的固定參數，具體電機的型號不同則額定電流也不同。工作電流是電泵井投產后穩定工作時的電流。該數值由于轉子電磁慣性和功率固數的原因一般比額定電流小，在井況和本身機械性能不發生變化時一般也是一個穩定數值。空轉電流是電機空轉時的電流。另外根據電泵機組的特性曲線，也可以看作是泵排量為零時的電流。在實際生產中當發生軸斷或供液能力極差時電機實際上就處于空轉狀態，空轉電流一般為額定電流的60%左右。

2、合理欠載停機的原因

按照工作電流的75%-80%的標準整定負載值，對于工作電流較高的井，當井況發生變化即工作電流降低時，欠載保護生效機組停機，但此時潛油電機并未處于空轉狀態。在生產實際中，具體的電泵單井由于供液不足，流道結蠟嚴重等原因造成產量下降，隨之工作電流也下降，欠載停機就會發生，如果井況不能及時改善，電泵井將在這種生產情況下頻繁的發生欠載停機。從以往的檢泵過程中和電泵井生產特點上看，頻繁的停機對潛油電泵機組的壽命影響極大，特別是修理機組的使用，頻繁的開啟，大電流的沖擊對修理機組的壽命是致命的。因此在有泵效時情況下，盡量維持機組連續運轉是一種合理的策略。實際經驗告訴我們，為了最大程度的避免頻繁啟、停機帶來的危害，在機組泵況不存在問題的前提下，只要機組不處于空轉狀態，就應該保持生產。這時電泵井的日產量雖然處于一個與正常生產時相比較低的水平，但是可以通過清蠟或改善電泵井的井況，使電泵井日產量恢復正常，工作電流也就會升高至原來的正常水平。可見這樣的指導思想對提高電泵井的生產時率和生產效益是有好處的。所以目前欠載整定值大于空轉情況下的欠載停機是不合理。

另一方面，對于工作電流較低的電泵井，工作電流的75%-80%將小于空轉值，當機組軸斷，軸竄等問題出現時，電流維持在空轉值，此時機組反而不會欠載停機，這種情況雖然發生較少，但對生產管理來講也是不利的。

3、欠載停機對電泵機組的損害

影響潛油電泵機組壽命的因素很多，其中電機系統的損壞是最主要的原因。頻繁欠載停機極大影響了機組壽命，加速了電機保護器的失效。潛油電機保護器的充油腔體與油井連通，從而平衡潛油電機和保護器中各密封部位兩端的壓差。當潛油電機因溫度升高而使潤滑油體積膨脹時，潤滑機油可從保護器中溢出;當潛油電機因停機溫度降低時，保護器可以向電機內腔補充潤滑油。但這種“呼吸”作用的效果是有限的，當保護器內腔的電機油因頻繁停機造成井液和機油的混合及沉淀時，井液就會浸入電機造成擊穿短路燒毀引線。另外在頻繁的欠載停機過程中，啟機時的瞬間電流要高出額定電流的3-5倍，這對電機、電纜的絕緣性能和介質都會造成損害，特別是修理機組的絕緣介質對強電流的沖擊是破壞性的。

因此目前電泵井生產中欠載整定值的設定并不合理，它的缺點是造成大量不合理的欠載停機。

三、新欠載值設定標準的探討與確定。

1、基本原則

電泵井在生產狀態下實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準。固定型號的電泵機組在不同井況條件下泵效差別較大。例如當供液能力差時泵效也差，此時電泵井排量較低，工作電流處于與額定電流值相比較低的位置; 當供液能力好時泵效則較高，則電泵井排量也高。工作電流較高。因此根據這經常浮動的數值的75%-80%來計算欠載值就可能遠大于或低于實際的空轉電流值。

為了保證電泵井的持續生產能力，就要維護電泵機組至少在泵效大于零的情況下處于運行狀態，即潛油電泵泵況正常的機組只要能發揮一定的泵效就要保持連續運轉。因為機組空轉時泵效肯定是零，所以把欠載值設置在潛油電機空轉時的電流值應當是符合這一原則的。

2、欠載整定值的確定

電泵機組空轉(或接近空轉)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，造成泵內設足夠的連續液體的排出，此時也沒有泵效。(3)油管內結蠟或嚴重阻塞流道造成潛油泵內液體被憋住，此時也沒有泵效。在這三種情況中，軸斷時的工作電流等于空轉電流，供液差時稍高，蠟堵時更高，但它們的差別并不大，實際上此時潛油電機的運行電流處于或極其接近空轉電流值。顯而易見，此時機組沒有必要再繼續運轉，欠載保護應在這些情況發生時立即生效以保護潛油電泵避免空轉損壞。

潛油電泵空轉電流值為額定電流值的60%，固定型號的潛油電泵機組都有固定的額定電流值，所以空轉電流值是固定的，只要把欠載值整定到這個空轉電流值就可以達到防止潛油電泵空轉的目的。在生產實踐中，應該把這個標準提高到額定電流的65%左右，以此作為警戒值，目的是確保潛油電泵機組不會發生由于工作電流值處于稍高于理論空轉電流值時造成的長期空轉情況。當然這也是理論折中標準，如果能根據個井情況設定整定值會更有效果，不過這需要高科技含量的數字電路支持，這也是今后油田采油設備控制電路發展的方向。

四、總結

通過以上的分析，對電泵井欠載值整定有了新的認識。

目前使用電泵井欠載值整定標準(工作電流的75%-80%)有如下缺點1、難以把握電泵井實際生產中變化的井況、泵況動態。2、頻繁的欠載停機直接影響機組運轉時率，造成大量的產量損失。

采用電泵井額定電流65%為標準的整定方法的主要優點是:1、能有效的保障電泵井處于有泵效的生產狀態，利于機組的連續運轉。2、避免不合理的欠載停機，延長電泵井壽命，提高檢泵周期。3、避免不合理的欠載停機，提高電泵井運行時率，減小產量損失。4、生產管理實施上簡單有效，易于推廣，效益巨大。