电泵井工况诊断与优化设计-汇总

电泵井的井下工况诊断与优化设计目前已经形成规模应用的5大电泵抽油技术工艺:

电泵抽稠工艺配套技术;

高含水、高渗透率井电泵提液配套技术;

电泵深抽工艺技术;

电泵井除防垢配套技术;

定向井电泵抽油配套工艺技术

电泵井工况诊断就是根据油井生产数据、原油物性、地面测的三相电流、电压、功率因数等经过系统分析方法进行诊断。

电泵井的参数优化设计是根据油井供液能力建立油井流入动态,应用油井供—排协调原理对泵型、级数、电机型号、井下附件等举升设备和举升参数进行优选,达到各部分的最佳组合;井下工况诊断是根据油井生产动态数据、原油物性以及地面三相电流、电压和功率因数,经过系统分析进行诊断。

电潜泵选用参数：

①离心泵的排量： m3/d

②泵轴功率KW

③扬程： m

④潜油电机长度：mm

⑤重量kg

⑥电缆耐热等级：90℃、120℃、150℃

⑦电缆的额定电压：KV

一、油井流入动态

通过油井流入动态计算,掌握油井供液能力。在应用广义IPR曲线研究油井流入动态时,需要油井生产时的产量及井底流压,产量可直接测得,而相应的井底流压可先求得泵入口压力之后,应用多相管流理论计算得出。

泵入口压力可由两条渠道获得:

一是利用多相管流先计算出泵出口压力,并以此为起点分段计算泵内压力,从而可获得泵入口处的压力;

二是利用测得的动液面位置计算泵入口压力。

二、井筒流出动态系统

井筒流动包括油层产出流体从井底到泵口和泵以上油管中的流动,它们都遵守气—液多相垂直管流规律,可通过泵内各级的排量、扬程、效率及功率的变化进行分析。用Okiszewski 方法,由压力分布可获得泵出口压力并进而计算出泵入口压力和井底流压。

三.井下动力系统

井下动力系统包括电缆和电机两大部分。应用地面电测量值,计算和分析

地面输入功率、电缆压降、电机输入和输出功率以及各部分的效率,并判断电机是否正常工作,为维护机组正常运转提供一系列的工作参数。

四、井供液情况对比分析

从计算对比时有, 虽然计算出的油井产能和泵排量与实际油井的产量有一定误差, 但基本上还是反映了油井的供液情况和泵的工作状态。可以这样分析:

一方面, 由于在选泵设计时, 泵的级数较少, 泵的理论扬程偏低, 那么泵将液体举升到地面, 所要求的沉没度就大, 导致井底流动压力增大, 生产压差减小, 地层出液量减少;

另一方面, 由于地层出液量较少, 满足不了泵抽的需要, 油井动液面越抽越低, 沉没度也越来越小, 泵的实际举升高度增加, 泵排量减少。这时, 由于沉没度减小, 井底流动压力降低, 生产压差加大, 地层出液量又有一定的增加。最终出现一个平衡点, 地层的出液量与泵抽排量要处于平衡状态, 产量、液面、油压等生产数据将趋于稳定。如果地层压力、油压等油井参数或运行频率发生变化, 导致油井的供液能力或泵的排量和扬程发生变化的话, 将会出现新的平衡点, 同时会使油井的产量、液面等也会发生变化。

如果油井供液不足, 产量过低, 将会使泵下裙部加速磨损, 长时间运行会导致泵漏失量加大,泵效大幅度降低, 使泵的排量和扬程大大下降, 油井实际产量将比计算值低得多。

四、措施建议

①对于供液量下降的油井, 采取重新设计, 使用小排量潜油电泵, 使地层的出液量与泵抽排量要处于平衡状态,产量、液面、油压等生产数据将趋于稳定。同时避免产量值低于泵的最小排量值时, 一方面会加速潜油泵的磨损, 使潜油电泵机组不能正常运行, 泵的效率逐渐下降, 使潜油电泵井产量越来越低; 另一方面由于泵磨损所引起的机械故障,将会导致潜油电泵设备发生电气故障, 最终使潜油电泵设备不能正常运行。

② 对于供液量上升的油井, 如果泵挂深度不变, 加大泵的级数或提高运行频率, 将液面抽至泵吸入口, 油井的产量有一定的增加, 或重新设计换更大排量的潜油电泵。

③ 对于潜油泵发生机械故障, 泵部分叶导轮不工作或泵效降低, 造成泵的排量下降油井, 及时进行油井作业,电泵维修或更换。

④ 对于供液量不能满足最小型号的潜油电泵时, 采取油井间歇采油。

五、诊断过程

1.泵的工况是利用生产数据计算井筒和泵内压力、温度及泵各级实际工作特性参数排量、扬程、效率和功率,并与泵水时的特性参数相比较,了解泵的工作状况;

电机工况是利用地面三相电流、电压和功率因数的瞬时测量平均值,计算出电机的输入及输出功率、电机效率。

通过两种方法获得的泵入口压力及泵输入功率与电机输出功率比较,根据油井产量及泵的工况点所在特性曲线图上的位置和泵内的各级含气率等一系列参数,判断泵与油层匹配状况及泵工况差的原因,并提出必要的建议。正常工作的电泵井,由电机、泵、液面计算出的结果应该是匹配的,即由液面计算的泵入口压力与由泵计算的入口压力应接近;由有效功率与电机输出功率计算出的泵效率和校正的泵效率应接近;电机的输出功率应大于泵功率。

2.分析井的故障时应该从以下几个方面：

1）井的生产：液面、机组、油嘴、工作制度、变频器工作状态；

2）地层出砂情况：井史、（查钻井试油平台）；

3）注水方面：对应注水井的注入量和吸水情况、压力；

4）采取方案的建议：a.工作制度调整；b.下机采方式的优化（转抽设计）；

出现事故的原因可能是:

（1）低电流下运行。

（2）高电流下运行。

（3）电流不稳定的运行。

（4）电流电压波动。

3.故障分析步骤

当电泵故障停机后应按如下顺序检查：

1）确认电网供电电源开关是否断开。

2）检查控制柜保险、变压器或线路保险是否良好。

3）确认控制柜是否处于完好状态，如接线处有无松动、脱离或接触器触点脏污、烧蚀过度等。