电潜泵控制系统基础

变频变压器原理
对于普通变压器，只能按曲线A运行，确保磁通量不变。 但在低频段电机的定子压降及电缆压降会产生较大的影 响 ，导致电机扭矩降低的问题。 对于变频变压器，可以 按曲线B调节电压-频率 关系，确保在低频段运 行时，电机的输出 扭矩 不降低。
因此普通变压器用于变 频存在一定的局限性。
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变压器的激磁涌流
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油井生产方式的选择
螺杆泵—杆驱螺杆泵 原理：动力装置安装在地面，通过抽油杆的 转动将动力传送到井下，驱动井下螺杆泵进 行抽油。 组成：地面驱动头和井下部分。 优点：原动机在地面，井下部分结构简单， 可靠性高，易维护，施工难度小，相对价格 便易。平均寿命较长。 缺点：长距离杆驱，能效较低，受井斜的限 制，地面占空较大。不太适用于海上平台。 应用情况：大量用于陆地油田，海上油田有 少量应用。
油井生产方式的选择
人工举--射流泵 原理：基于能量守恒原 理，应用虹吸现象，速 度快压力低，为井下液 体增加能量。 组成：喷嘴、喉管、扩散管
优点：结构简单，无运行部件，可靠性 高，寿命长、维修作业方便。多应用于 探井试油，高温、高含砂等井。 缺点：泵效低，（喘流与摩擦），高功 率的地面动力液设备，工作压力高，对 井下吸入压力的要求也较高。
油井生产方式的选择
人工举升—螺杆泵 原理：通过两个相互啮合的螺旋将井液从 螺旋接触线形成的腔室由吸入端向排出羰 轴向移动。每旋转到一定的角度又形成一 个新的腔室。 组成：两个螺旋称为定子和转子，也称为 螺杆与衬套，通常一个为金属，另一个为 橡胶，定子与转子之间为过盈配合。 优点：容积泵、泵效高，结构简单、节电、 耐砂、稠油、抗腐、抗垢、价低等。应用 广泛，仅次于柱塞泵。 缺点：排量小、速度低、对井口压力敏感。
潜油电泵系统原理
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潜油电泵的拖动方式
QHQ-A 相序相位切换器
渤海石油采油工程技术服务公司
工频方式： 配电盘送出的电经潜油电泵升 压变压器后升到潜油电机所需 要的电压，由电潜泵控制柜进 行对控制，实现对潜油电机运 行状态的监测、保护与控制。 优点：地面系统简单可靠，成 本低、体积小，不产生非线性 干扰。 缺点：不能进行频率的调节， 调产能力差，功率因素低，功 能较少。
Type V V Rated vo ltage V V V V V V V V A % kV kV
D-34346 Hann. Mü nden
S YS T EM 2
POWER VOLTAGE CURRENT
kVA 500 377 285
V 620
A 466 351 265
CONNECTION ON
DIN VDE 0532 / Fabricatio n Rated frequency
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油井生产方式的选择
人工举升—潜油电泵特点： 用电设备与供电设备为远距离电力传送，决定 了需要用专门的长线电缆。 受套管尺寸的限制，潜油电机的外径较小，铁 芯的导磁径向截面小，绕组导流面积受限，只 能采用串联方式提升电机功率，绕组电流密度 的限制也决定了只能提高电机工作电压实现功 率 的增加。因此电机为细长型。 转动惯量小，易卡易堵，要求控制设备反应灵 敏，保护功能齐全。相对效率低、损耗较大， 发热量明显。
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潜油电泵的拖动方式
实验表明，通过频率的调整， 产量增加明显，因此在许多情 况下不需要换大泵。
应用变频器进行调产，可使电 泵的效能提高，与油井产能匹 配好，调产范围大，泵的合理 工作范围宽，延长检泵周期， 减小作业费用，有效提高产量。
潜油泵的特性曲线
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由于变频调产的优势，在平 台大量使用。
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配电盘基本原理—空气断路器
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配电盘结构原理
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配电盘—空气断路器
功能： 在电潜泵供电回路中实现供电母排与 单井供电设备之间的连接与断开，具 有过流、延时、防漏电、短路保护等 多重功能。 对于中压配电，则采用真空断路器， 基本原理相似。 选型：正常情况下，额定值即可适用 于相同标称的用电设备，但设计和选 型时，通常为用电单元的1.2倍进行。
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油井生产方式的选择
人工举升—电潜泵 原理：旋转的物体具有离心的作用 力，通过高速转动离心泵的叶轮， 对井液逐级举升增压，实现油井的 人工举升。 组成：井下电泵机组、地面控制设 备及相关的设备。 优点：排量范围大、占地小、易操 作，可适用于斜井，举升压差大等 ，因而在海上油田大量应用。 缺点：设备结构较复杂，成本较高、 作业难度大，不易维护，占用井筒 空间，增加其它作业的难度。
AN
E 1 /0 0
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变压器原理
变压器基本原理 U=4.44fNBS U为感应电势 f为频率、 B为磁场密度（强度）、 S为截面积 磁场密度可表示为： B=μNI 对于特定的变压器，其 μ为磁导率 设计的B、N、S、 μ等 N为线圈匝数 参数是确定的。因此其 I为激磁电流 当变压器铁芯处于非饱和状态时， 外加电压与频率为线性 此公式成立。
E2621.008
2387
V V V V
620
V V V V
2 s Cu / Cu F/F E2 F1 C2
kg kg
Rated current Impedance vo lt. Um LI / A C
120,9 3,6 40 / 10
A % kV kV
466 1,1 -/3
A % kV kV
2130
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油井生产方式的选择
油井开采方式： 自喷：适用于气井、 油藏开发初期。条件 是油气藏的能量（压 力）能够克服油气到 达地面所需要的阻力 或能量损失。 人工举升方式：应用 人工手段，将油气或 井液举升到地面的开 采方式。
油井生产方式的选择
`
人工举升： 应用注塞原理，通过活 塞与凡尔的组合将井液 举升到地面。具有作业 简单，可靠性高等优点， 是应用最多的人工举升 方式。 排量小、占地大、暂息 型冲击负载破坏平台结 构、井斜易摩损、举升 深度受限、效能低等， 不适用于平台。
关系。
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变压器原理
变压器输入侧的电流分为两部分： B=μNI I1=I0+Ii 铁磁介质具有磁饱和特性， 其中：I1为输入总电流， I0为激磁电流，（用于变压器建立磁场） 当铁芯中的磁场强度超过 饱和点后，增加激磁电流， Ii为补偿电流，（用于负载做功）
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并不增强磁场强度，因而 也不能建立起更高的感应 电势，此时变压器会表现 为短路。 对于普通变压器，其设计中 通常将额定值设定在拐点以 下1.6T。具体情况与生产厂 家的质量及材质有关。（需 要专业化的队伍保证质量）
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潜油变压器基本原理与功能
原理：利用电磁感应作用把一种电压等级的交 流电能转化成同频率 的另一电压等级的交流电
能。是一种静止的能量变换器。
名称：输入电源的绕组为原绕组（一次绕组、 初级绕组），输出的绕组为副绕组（二次绕 组）。 铁芯：变压器的磁路部分，其中通过交变磁通。 容量：额定工作状态下视在功率。KVA 额定电压：空载时额定分接下端子间的电压值 。 短路电压：副绕组在额定运行情况下的电压降。 空载电流：空载运行时原绕组中的电流。
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汇报内容
油井生产方式的选择 潜油电泵系统原理
系统结构组成 配电盘结构与原理 变压器结构原理 控制柜结构原理 潜油电泵用变频器结构原理 潜油电机的结构原理

设备选型 系统影响的相关要素 井下监测技术介绍 电潜泵工况仪原理与注意事项
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平 台 潜 油 电 泵 供 电
97 2004 50
Hz kA
2U 2V 2W
Sym. sho rt-circuit current Sho rt-circuit duratio n max. Winding material HV / LV Thermal class HV / LV Enviro nmental class Fire behavio ur class Climatic class To tal-weight Oil-weight Co o ling medium Co o ling metho d
变压器铁芯磁场建立过程中，磁场由暂态 向稳态变化时出现的峰值电流，称为变压
器激磁涌流。
影响激磁涌流的因素：变压器的容量、变 压器铁芯的剩磁、上次断闸和本次合闸之 间的电源相位差等。 对平台电网形成冲击，影响合闸等，干扰 电网。 减小激磁涌流影响的方法：增大回路的阻
单击此处编辑副标题 汇报：顾根堂
二O一O年十一月
汇报内容
油井生产方式的选择 潜油电泵系统原理
系统结构组成 配电盘结构与原理 变压器结构原理 控制柜结构原理 潜油电泵用变频器结构原理 潜油电机的结构原理

设备选型 系统影响的相关要素 井下监测技术介绍 电潜泵工况仪原理与注意事项
游梁式
塔架式
油井生产方式的选择
人工举升—气举 原理：将压缩气体注入油管底部，与地层产液混合， 气体在液体中膨胀，降低流体的密度和油管中液柱重 量，使油管内的流动压力梯度下降，从而降低井底流 动压力，实现井下流体举升到地面，是最接近自喷采 油的一种人工举升方法。
优点：应用灵活，产量范围大，（特别是海上 探井少，不确定性大的情况），费用低，不需 要重新下管柱。（多用于气井及含气量高的油 井）。适应性强，对井身的要求低。（对斜度、 气油比、结垢等无特别要求。） 缺点：地面气源受限，油井本身要有足够的溶 解气。井下流压较高，不可以到最低生产压力。 不适用于稠油及乳化油井。
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油井生产方式的选择
人工举升—电潜螺杆泵 原理：螺杆泵与电潜泵相结合，将原动 力装置安装到井下，直接驱动螺杆泵 组成：地面配电系统、井下潜油电机机 组、螺杆泵及电缆等附件。 优点：具有螺杆泵及电潜泵的双重特性， 不受井斜限制，节能、省空间等，比较 适用于海上油井的生产。 缺点：需要大比速的减速器，目前技术 不成熟，寿命较短，产量受到限制。 应用情况：在陆地与海上油田都有少量 应用。