吉林油田電潛泵節能技術研究

張海軍

[摘 要]電潛泵具有構造簡單、工作效率高的特點，排量較大穩定性好，與傳統干式泵相比，產量可提升兩倍以上，進一步提升采油企業的經濟利潤與收入，在高含水高產液區具有優勢。通過分析電泵井能耗影響因素，從而達到節能的目的，對于吉林油田降低成本有重要的意義。

[關鍵詞]電泵井能耗；優化

中圖分類號：TE355.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）22-0028-01

為了達到低能耗提液的目的，實現液量上升、總體能耗基本不變、單耗降低、有效降低電泵井能耗的目標，對電泵井的能源消耗情況和生產情況進行了分析，力求及時掌握電泵井的能源消耗、機組運行和變化、產液情況，能提出合理的治理方案。

1.電泵井能耗影響因素分析

在電泵井能耗的統計基礎上，基于對電泵井各部分損失功率的分析和量化，發現影響電泵井能耗的主要因素主要包括：泵掛深度因素、電泵機組自身功率損失、采出流體性質因素、機組電纜的新舊因素、油嘴節流損失以及管柱損失、選泵配泵因素、沉沒度因素等因素。

1.1 電泵機組各部分能耗損失

電泵機組自身的功率損耗與電泵機組本身結構、新舊及裝配等因素相關，順著電泵井系統能量流動的方向，可以知道電泵機組功率損失主要有以下幾種：電纜的損失、分離器損失、泵的損失、電機的損失、保護器上的損失。各部分損失和效率分析具體如下：

（1）電纜功率的損失

根據統計以及測試數據，全場電泵井平均泵掛深度為1434m，平均運行電流為36A，電纜電阻在20℃時R=0.92Ω/Km，70℃時R=1.11Ω/Km，可計算得出電纜效率最高可以達到93.1%，每千米電纜功率損失為4.3千瓦。

（2）分離器、保護器的功率損失

分離器由容積損失、水力損失和機械摩擦損失等組成。而保護器的能量損失主要是由摩擦損失帶來的，對于一定規格和型號的保護器來說，其損耗基本上為定值。根據測試情況，分離器、保護器的功率損耗在3kW左右，兩者的效率可達96.6%。

（3）電機功率的損失

潛油電機的能量損耗主要由銅損、鐵損和機械損耗等組成。對于一定的潛油電機功率而言，其能量損耗的大小與液體流速以及電機的井溫、負載率等有關。在額定負載時，潛油電機的效率一般在62.2%-78.9%之間，負載率越大，效率將會越高。電機功率配置不當，會增加電機空載損耗，從而降低電機效率。

（4）潛油電泵的損失

潛油電泵的能量損失主要是由水力損失、機械損失以及容積損失這三部分組成。其中，機械損失對潛油電泵來說通常是定值，也就是說潛油電泵的能量損失主要來源于容積損失和水力損失，此外還與流體粘度等因素有關。大排量電泵的理論效率一般在50%-60%之間，而小排量電泵的理論效率一般在38%-51.2%之間，額定排量越小，理論效率越低。表5-4給出了電泵各部分的理論效率。

1.2 選泵配泵、沉沒度影響

（1）不合理的電泵排量匹配

潛油電泵的經濟運行區（即高效區），一般是額定排量的80%到140%之間，當機、泵配置不優化時，排量會偏離高效區，從而造成電泵的能耗過大，潛油電泵的整機效率急劇下降。因此在泵和機的優化配置時，要重點考慮排量高效區。排量偏離高效區的原因是排量選定后，一方面由于供液的不足造成排量偏離高效區；另一方面，由于動液面預測過深，造成配泵揚程過大，損失揚程提高液量。

（2）配泵揚程太大

配泵揚程過大之后，一方面能夠增加電機的配置功率，另一方面能夠增加泵的機械損耗，造成系統效率偏低。

（3）沉沒度的不合理因素

沉沒度的過小（小于200m），一是要考慮是否會影響泵的充滿程度，二是要考慮泡點壓力的大小，防止氣體過早過多脫出影響產液量。

1.3 油嘴的節流損失和油管的摩阻損失

（1）油嘴節流損失

電泵井安裝油咀生產主要有兩個目的，一是為了保證泵的合理揚程與排量，確保泵在高效區內工作；二是為了合理的控制電泵井的生產壓差，調節供排關系，保護油層，保持油井的長期穩產，不致因強采過度，造成油井供排失調，保證連續穩定的生產。安裝油咀也會帶來一些負面影響。一是增加了排液阻力，油咀越小，流阻越大，泵效越低；二是帶油咀生產，也會增加作用在泵軸上的軸向力，加重工作葉輪和導殼的機械磨損，從而減少軸承的工作壽命，降低油井檢泵周期。截流損失過大主要是由于油井的選泵、配泵以及生產參數調整的不合理而引起的。

（2）油管的摩阻損失

油管的摩阻損失與排量、油管壁光滑程度、油管尺寸、流體粘度以及管柱長度有關。

1.4 采出流體的性質

采出流體的性質不僅影響電泵的效率，而且能夠影響電泵的壽命和能耗。若采出流體中含砂量過高，不僅磨損泵的葉輪，導致泵效逐漸下降，而且可能減少電泵的運行壽命或造成泵砂卡等。采出流體的粘度過大，不僅會造成入井流體進泵困難，影響泵的排量和效率，而且也會增加管流摩阻，增大能耗。若采出流體氣體含量過高，也會造成電泵欠載停機，甚至會發生氣鎖，降低泵效。

2.優化設計方法研究

根據有桿泵或電泵井的生產參數，結合井組注采對應狀況、地層壓力，確定合適的油井產液量，保證電泵井的供液能力。在綜合考慮管路、潛油電泵機組和油井三者關系的基礎上，通過優選電動機型號、泵型、級數等使潛油電泵井的系統效率達到了最高和最好的節能。在對機組選型優化與配套時應考慮泵的優化選型與配套、機組的附加功率損耗、潛油電動機配套以及動力電纜的選擇。根據供液能力確定合理的泵掛深度、電泵排量，使電泵井的沉沒度控制在400m以內，從而確保有效的提高電泵井的系統效率。

在完善潛油電泵優化設計理論的基礎上，應用潛油電泵優化設計軟件實現了電泵井產能預測、優化設計、工況模擬、電泵生產協調模擬等功能。優化配套電泵機組，基本解決了“電機功率過大，電泵揚程過高，電泵帶油嘴生產”的現狀，達到電機、電泵配套合理，運行可靠，有效提升了電泵優化配套水平。