淺析潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率的提升

唐穎，馬艷超

（大慶油田裝備制造集團(tuán)力神泵業(yè)公司作業(yè)分公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著我國(guó)對(duì)油田的深度開(kāi)發(fā)，涉及的設(shè)備種類越來(lái)越多樣化，不少設(shè)備在油田開(kāi)發(fā)中都發(fā)揮著重要的作用，潛油電泵就是其中一種，它具有極強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，有著高揚(yáng)程和大排量的特點(diǎn)，基于潛油電泵的使用特性，在進(jìn)行應(yīng)用過(guò)程中，我們需要做好相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化，選擇合適的潛油電泵，如果電泵選擇不合理，那么就有可能導(dǎo)致潛油電泵運(yùn)行效率不高，出現(xiàn)各種各樣的運(yùn)行問(wèn)題，所以要做好對(duì)潛油電泵的管理工作。為了潛油電泵能夠更好地應(yīng)用于油田開(kāi)發(fā)中，我們可以進(jìn)一步優(yōu)化其運(yùn)行效率，保障電泵運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 潛油電泵系統(tǒng)效率分析

潛油電泵的組成成分較為復(fù)雜，主要包括潛油多級(jí)離心泵、油氣分離器、保護(hù)器和潛油電機(jī)等，不同的設(shè)備其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不同，具有分化性的特點(diǎn)，在潛油電泵運(yùn)行過(guò)程中，這些設(shè)備會(huì)跟隨電泵進(jìn)入油管逐漸下潛到井內(nèi)，推動(dòng)電泵下潛的動(dòng)力主要是電能，這些電能主要由上端傳輸?shù)较露恕？刂乒駜?nèi)部輸出的電壓具有流動(dòng)性，會(huì)經(jīng)過(guò)潛油電纜直達(dá)潛油電機(jī)中，潛油電機(jī)發(fā)動(dòng)過(guò)程中，井液壓力會(huì)逐漸增高，受潛油泵的作用呈一個(gè)上升的趨勢(shì)，在葉輪和導(dǎo)殼的作用下完成輸送目的，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的壓力標(biāo)準(zhǔn)后，井液就會(huì)上升到一定的平面高度，在傳輸導(dǎo)線的作用下進(jìn)入下一個(gè)集輸系統(tǒng)。從某種程度上來(lái)說(shuō)，潛油電泵系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程就相當(dāng)于能量轉(zhuǎn)化和傳遞的一個(gè)過(guò)程，在能量轉(zhuǎn)化和傳遞的過(guò)程中，總有一部分能量是會(huì)損失的，采油系統(tǒng)內(nèi)井液的有效能量是地面輸入系統(tǒng)能量減去系統(tǒng)中各種損失后的能量，潛油電泵井的系統(tǒng)效率為有效能量與系統(tǒng)輸入能量之比。我們可以通過(guò)構(gòu)建能量數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，當(dāng)機(jī)械效率逐漸上升，那么，潛油電泵產(chǎn)生的能耗就越低，相應(yīng)的系統(tǒng)效率就越高，在揚(yáng)程固定的情況下，系統(tǒng)效率會(huì)隨著下潛深度的降低而提升，主要原因在于所受阻力減小，從整體情況來(lái)看，影響潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率的因素是比較多的，單一參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響是有一定局限性的，我們不能局限于對(duì)單一參數(shù)的考慮，要綜合分析各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響程度。

2 系統(tǒng)效率低的原因分析

2.1 選井和選泵參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題

油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及的內(nèi)容比較多，特別是在開(kāi)展井下工作的時(shí)候，我們需要對(duì)油井情況進(jìn)行全面的分析，如果沒(méi)有收集到完整的油井資料，那么油井中涉及的參數(shù)數(shù)據(jù)都是需要花費(fèi)一定時(shí)間成本去收集的，包括油井含氣量、含砂量、靜壓、流壓等，這些都是需要專業(yè)人員使用設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估的，少了任何一項(xiàng)數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)收集不完整，都會(huì)使得參數(shù)優(yōu)化不夠全面，缺乏時(shí)效性，并不能很好地為后期開(kāi)發(fā)方案的制定提供很好的參考依據(jù)，有著較大的局限性。從目前的潛油電泵設(shè)計(jì)情況來(lái)看，對(duì)于油井方面的規(guī)劃主要是根據(jù)生產(chǎn)條件和開(kāi)采需求進(jìn)行調(diào)控的，在各個(gè)過(guò)程中存在一定的不確定性，主要表現(xiàn)在無(wú)法準(zhǔn)備掌握油井內(nèi)部各項(xiàng)參數(shù)變化，可能就會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題的發(fā)生，比如，選泵配泵無(wú)法滿足運(yùn)行需求，不能符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行起來(lái)系統(tǒng)效率比較低。

2.2 潛油電泵庫(kù)存影響

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，涉及的油井?dāng)?shù)量比較多，不同的油井其內(nèi)部情況不同，采用的生產(chǎn)方式也存在一定的差異性。從油井層面分析來(lái)看，更多的可以體現(xiàn)在電泵庫(kù)存方面，基于油井?dāng)?shù)量的多樣化，電泵庫(kù)存無(wú)法滿足所有的油井都能有對(duì)于排量和揚(yáng)程的電泵，在具體的應(yīng)用過(guò)程中，我們可以對(duì)潛油電泵進(jìn)行全面的分析，通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，潛油電泵的參數(shù)都是固定的，我們主要是基于參數(shù)變化的基礎(chǔ)上選擇排量和揚(yáng)程都較為合適的泵，受多方面因素的影響，生產(chǎn)過(guò)程中電泵參數(shù)與實(shí)際預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，這種誤差是不可逆的，所以會(huì)在一定程度上降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2.3 氣體、黏性液體和出砂結(jié)垢影響

在對(duì)油井進(jìn)行操作的過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體會(huì)影響排量的輸送，部分排量受氣體的擠壓會(huì)降低產(chǎn)液量和泵效，使得系統(tǒng)效率得不到提升。除此之外，在流動(dòng)液面的驅(qū)動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，受氣體流動(dòng)會(huì)存在一定的干擾影響，這些氣體會(huì)導(dǎo)致最終的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)誤差，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，無(wú)法獲取準(zhǔn)確的舉升高度，延伸后果就是系統(tǒng)效率受到影響。還有就是有的油井內(nèi)部存在的乳化情況比較嚴(yán)重，液體在流道內(nèi)的流通存在較大的阻力，這些阻力就會(huì)降低電泵機(jī)械效率，使得機(jī)械能耗增加，系統(tǒng)運(yùn)行效率降低。對(duì)于出砂和結(jié)垢來(lái)說(shuō)，主要影響在于堵塞流道，當(dāng)流道被堵塞后，潛油電泵就無(wú)法正常運(yùn)行，工作狀態(tài)被強(qiáng)制改變，排量和額定揚(yáng)程受到影響，使得系統(tǒng)效率降低。

3 潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率的提升措施分析

從上面的分析我們可以看出，影響潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率的因素是多方面的，針對(duì)多種影響因素，我們要采取合適的管控措施進(jìn)行解決。油藏部門要做好地面數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作，安裝好地面監(jiān)測(cè)裝置和井下測(cè)壓裝置，這些裝置可以對(duì)油井內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行全方面的監(jiān)測(cè)，根據(jù)動(dòng)態(tài)波動(dòng)幅度提前整理有效數(shù)據(jù)，然后再依據(jù)數(shù)據(jù)繪制單井IPR曲線，這種曲線具有可視化的特點(diǎn)，能夠直觀地看出流壓和產(chǎn)液量的變化情況，根據(jù)曲線變化選擇合適的排量、揚(yáng)程和下泵深度，最大程度上契合油井內(nèi)部參數(shù)變化情況，使?jié)撚碗娔苣軌蚋玫夭僮鬟\(yùn)行。在具有的生產(chǎn)過(guò)程中，我們要保持一個(gè)持續(xù)監(jiān)測(cè)的狀態(tài)，保證潛油電泵處于一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，使?jié)撚碗姳媚軌蚋咝?、長(zhǎng)周期、高產(chǎn)量的運(yùn)行。在油井的內(nèi)部管理中，包括對(duì)轉(zhuǎn)電泵油井和檢泵井的管理，我們需要合理調(diào)控油壓和流壓的變化情況，在保證液面深度合理的情況下確定好揚(yáng)程參數(shù)，在配液基礎(chǔ)上選擇大小合理的排量，在具有的生產(chǎn)過(guò)程中要保證沉沒(méi)度合理，總而言之，要從多個(gè)方面優(yōu)化潛油電泵的運(yùn)行參數(shù)，從而有效提高潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)系列。

在潛油電泵設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，存在很多不可控因素，這些因素在一定程度上影響著潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率，如果想降低設(shè)備的摩阻損耗，我們可以選擇高效分離器，高效分離器可以有效降低氣體對(duì)潛油電泵的影響，具有較好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)于水平液面的調(diào)控，我們可以適當(dāng)加大入液比例，從而提升潛油電泵的運(yùn)行效率，還有就是通過(guò)應(yīng)用大流到電泵，使葉輪作用于電泵涂層，在葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)力的推動(dòng)下，有效促進(jìn)潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率的提升?；谌~輪的轉(zhuǎn)動(dòng)特性，普通葉輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)有一個(gè)抽吸作用，從而形成一個(gè)較低的軸面流速，流速的推動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的摩阻，摩阻的出現(xiàn)會(huì)增加系統(tǒng)能耗，降低系統(tǒng)運(yùn)行效率，而大流道電泵內(nèi)部面積比較大，可以有效增加流道面積，我們?cè)趯?duì)葉輪表面進(jìn)行處理，可以有效緩解降低結(jié)垢帶來(lái)的影響，結(jié)垢減少，摩阻就會(huì)降低，從而系統(tǒng)效率就會(huì)得到有效的提升。在潛油電泵系統(tǒng)功率的計(jì)算中，電纜損耗占據(jù)了很大一部分，所以在選擇電機(jī)的時(shí)候，要對(duì)電纜損耗率進(jìn)行全面的考慮，如果是在同一功率下，不同電機(jī)所表現(xiàn)的電流損耗也是有所區(qū)別的，功率相同，運(yùn)行電流會(huì)隨著電壓的增加而逐漸降低，相對(duì)應(yīng)的就是電纜能耗降低，電纜能耗降低說(shuō)明這種電機(jī)的節(jié)能效果比較好，對(duì)于潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率的提升也有一定的作用。在選擇變頻調(diào)速裝置的時(shí)候，要合理調(diào)控裝置的供排關(guān)系，變頻調(diào)速裝置具有一定的連接性質(zhì)，能夠與其他裝置相連接從而達(dá)到一個(gè)連控的目的，比如，與電機(jī)進(jìn)行連接，可以對(duì)電價(jià)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多級(jí)離心泵的時(shí)效控制，保證潛油電泵運(yùn)行性能能夠完全匹配于油井的生產(chǎn)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)對(duì)油田的深度開(kāi)發(fā)，對(duì)潛油電泵的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，提升潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率是非常有必要的。對(duì)于潛油電能設(shè)備系統(tǒng)效率的提升，我們要從多個(gè)方面入手，做好每個(gè)環(huán)節(jié)的對(duì)接工作，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，影響潛油電泵設(shè)備系統(tǒng)效率的因素比較多，對(duì)于這些不可控因素，我們要采取合適的措施進(jìn)行控制。