潛油電泵系統中各部件的選擇

黑龍江 焦陽 趙玉珍 馮恒柱 年喜

潛油電泵系統中各部件的選擇

黑龍江 焦陽 趙玉珍 馮恒柱 年喜

在進行潛油電泵的選擇設計時，需要比較系統地考慮某些因素。首先，最重要的是使選擇的電泵滿足設計排量的要求。第二，必須使選擇的泵產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，要考慮選擇適當的級數。第三，根據選定的泵的效率、排量和揚程，來選擇合適的電機。

潛油電泵；部件

泵和電機的特性能還要受到井口所泵送的混合物流體性質的影響。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、影響電潛泵選擇設計的因素

1.油管和套管的規格

在選擇電泵的過程中，套管通常應選擇套管所允許的最大直徑的電機和電泵，這樣可以使最初安裝和工作成本低廉。油管的規格與泵的直徑相關，泵的直徑越大，油管的直徑也越大。

2.井的流入能力

實踐中，如果泵選取得過大，會使泵的排量超過井的產能，出現某些電泵井“完全抽空”的現象。其次，如果泵選得過小，會使油井的潛能不能得到充分發揮。

3.氣體是否進泵

由于氣體進泵會對電機和泵都將有影響，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荷加重，也就是油管中充滿液體，泵中充滿氣體，因此應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驗，才能使得選定的泵最有效地工作。

5.斜井

潛油電泵的設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，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。電泵的標準特性曲線是以水為基液繪制的。當井液的粘度比較大時，應對曲線進行修正，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.電機所需要的功率

在最終選擇電機的功率時，要考慮到正常工作時電機所需要的功率可能要低于電機對壓井液卸載時所需要功率。為了達到卸載的目的，設計時要考慮電機可以在短時間內過載20%的情況下工作。

二、各部件的選擇依據

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的確定。泵型主要是根據設計排量和泵的標準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。總級數就是把每一段的級數累加起來。

2.潛油電機的選擇

選擇潛油電機，主要包括潛油電機的型號、功率、工作電壓和工作電流的確定。當多級離心泵的型號、總級數確定以后，潛油電機所需的功率就是每段的總的功率的逐段累加。

根據需要的潛油電機功率和套管尺寸可選擇電機的型號，并可確定出電機的工作電壓和工作電流。應當注意的是，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境（溫度和壓力）。每種電纜的載流能力有所不同。潛油電機的工作電壓一般在500～2500V。當電流在30～80A之間時，潛油電纜的一般工作電壓等級為3000V。電纜同電機配套時要按電機的工作電流合理選擇電纜。目前，常用的潛油電纜導體截面積有兩種，電機電流在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——標準控制屏和變頻控制器。

標準控制屏用于控制和保護井下設備。它的保護作用是由電動機械系統或固態系統提供的。它的規格取決于預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節能力,應按預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、三相標準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電壓不相符合的地方。

對于一口下電泵的井，如果預計將來需要換最大排量的電泵，選擇規格大些的有適度上限的變壓器，可能會更經濟些。

5.附屬部件的選擇

其它設備和備件留給制造廠的代表來選擇。

三、系統的選泵設計

1.需要的基礎資料

要設計一套有效的電動潛油泵系統，很重要的一點是要收集確保泵有效作業所需要的所有基礎資料。其中包括井的物理特性、井的潛在生產能力、流體特性、可資利用的電力和一切潛在的問題。潛油電泵系統設計所需的資料通常可分四類：

（1）游藏或油井的流入動態

（2）油井的井身結構

（3）井液的組成及特性

（4）油井條件

2.選泵設計程序

（1）根據井液的最大比重，確定電機的功率。對于壓井作業井的選泵，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。保護器的型號通常根據電機的系列來選擇。

（2）從本文附錄的技術數據表中選擇最經濟的電纜型號和規格。

（3）確定電纜的電壓降和地面需要的電壓。根據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）選擇合適規格的附屬部件。

（6）為了使機組很好地工作，確定還需要要做的其它步驟。

四、結論

1.搜集并正確分析有關油井、生產、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.正確了解井的產能和泵的吸入壓力是合理選擇抽油裝置的關鍵；

3.正確選擇電潛泵的大小是成功地安裝長效電潛泵系統的關鍵的第一步；

4.計算機程序還可以用來模擬一種現有的抽油系統。這樣，就可以使用戶通過用計算機對于井底壓力與產量關系的計算，對井進行評價。同樣重要的是，這種技術可以確定泵系統的總效率并告訴我們井況的任何變化。根據變化的情況，可以更換機組或重新選泵。

因此，采用計算機對含氣井進行電潛泵系統的選擇設計，有利于提高電潛泵的可靠性、減少維修和更換費用，增加經濟效益。對于現場的生產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）.石油工業出版社，1987年7月.

【4】錢錫俊，陳弘編.泵和壓縮機.石油大學出版社，1989年4月.

（作者單位：大慶油田技術培訓中心開發系）

（編輯 李艷華）