2008-2009电潜泵采油系统功率计算
潜油电泵采油工艺的设计说明
潜油电泵采油工艺设计一、设计概要潜油电泵是油田中使用的一种重要的无杆采油设备。
近几年来，特别是国外，生产现场的装机总容量超过了20%，是油田高产稳产的重要手段。
典型的潜油电泵系统主要由地面部分和井下部分组成。
地面部分主要包括：变压器、控制屏和接线盒；井下部分包括：井下管柱、井下电缆、多级离心泵、气液分离器、保护器和潜油电机。
动力通过电缆传递给井下电机，使潜油电机带动多级离心泵旋转，将井下液体举升到地面。
1.1设计目的通过设计计算，了解潜油电泵采油系统组成，工艺方案的基本设计思路，设计容，掌握方案设计的基本方法，步骤以及设计中所涉及的基本计算，加强系统的工程训练，培养分析和解决实际工程问题的能力。
1.2设计容根据油井基本情况，通过潜油电泵举升系统设计计算：1.2.1确定油井产能1.2.2确定井筒压力温度。
井筒压力温度预测主要是根据油井基本资料，计算井筒泵以下温度及压力分布，得到泵入口温度及吸入压力。
1.2.3确定泵入口气液比。
泵入口气液比是选择气液分离器的依据，根据油井基本资料、泵入口压力温度及流体物性计算方法计算泵入口气液比。
1.2.4确定潜油电泵系统设备1.2.4.1气液分离器。
根据供选择的分离器分别计算安装分离器后的进泵气液比，由设计原则（进泵气液比要求）选用气液分离器。
气液分离器效率越高，成本越高，通常只需要选择满足设计原则的分离器。
1.2.4.2选择多级离心泵。
潜油电泵的选择主要是选择泵型及计算所需要的级数。
根据计算出来的油井产量、总扬程，并由供选择的离心泵特性曲线来选择配备多级离心泵。
1.2.4.3选择潜油电机。
当潜油泵的型号、扬程及所需要的级数被确定以后，计算泵所需功率。
选择电机功率还应考虑分离器和保护器的机械损耗功率。
一般情况下，气液分离器的机械损耗功率为1.5KW，保护器为1.0KW。
1.2.4.4选择潜油电缆。
潜油电缆的选择主要是确定电缆型号及压降。
电缆的电压降一般应小于30V/304.8m，电流不能超过电缆的最大载流能力。
电潜泵井生产指标统计方法
η = Ne ×100 ………………………………………………（10） Ni
式中： η —— 单井井下系统效率，单位为百分数（%）； Ne —— 电潜泵井下系统的有效功率，单位为千瓦（kW）； Ni —— 电潜泵井下系统的输入功率，单位为千瓦（kW）。 3.7.2 区块平均系统效率 区块平均系统效率的计算公式如下：
3
Q/HS 2009—2002
∑ η = Ne ×100 ………………………………………………（11） ∑ Ni
式中：
η —— 平均系统效率，单位为百分数（%）；
ΣNe —— 区块中统计井的井下系统的有效功率之和，单位为千瓦（kW）； ΣNi —— 区块中统计井的井下系统的输入功率之和，单位为千瓦（kW）。 电潜泵井下系统功率计算步骤如下： a) 用下述公式计算油井流体密度：
∑ E = qa ×100 …………………………………………………（4） ∑ qr
式中：
E —— 平均排量效率，单位为百分数（%）。
3.4 检泵周期和运转时间
3.4.1 检泵周期 3.4.1.1 单井检泵周期
单井检泵周期是指电潜泵井投产后相邻两次检泵作业之间的实际开泵生产天数。 3.4.1.2 平均检泵周期
He=Hv-102(Ps-Pwh)/ρ …………………………………………………(14) 式中： Hv—— 泵挂垂深，单位为米（m）； Ps—— 泵吸入口实测压力，单位为兆帕（MPa）。 c) 按以下公式计算有效功率：
Ne
=
q×
He × ρ 86400
×
g
…………………………………………………（15）
3.1 有效利用率 .............................................................................................................................................. 1 3.2 有效生产时率 .......................................................................................................................................... 2 3.3 排量效率 .................................................................................................................................................. 2 3.4 检泵周期和运转时间 .............................................................................................................................. 2 3.5 投产成功率 .............................................................................................................................................. 3 3.6 机组完好率 .............................................................................................................................................. 3 3.7 电潜泵井下系统效率 .............................................................................................................................. 3
燃油泵全功率计算公式
燃油泵全功率计算公式燃油泵是汽车发动机燃油系统中非常重要的一个部件，它的作用是将油箱里的汽油送到发动机燃烧室内。
燃油泵的工作状态直接影响着发动机的性能和燃油的消耗。
因此，对燃油泵的功率进行合理的计算和控制非常重要。
本文将介绍燃油泵全功率的计算公式及其相关知识。
燃油泵的全功率计算公式可以用以下公式表示：全功率（KW）= 流量（L/min）×压力（MPa）÷ 600。
其中，流量是指燃油泵每分钟能够输送的油量，单位为升/分钟（L/min）；压力是指燃油泵的工作压力，单位为兆帕（MPa）；600是一个常数，用于将流量和压力的单位转换成千瓦（KW）。
燃油泵的流量和压力是影响其全功率的两个重要因素。
流量越大，压力越大，燃油泵的全功率就越高。
因此，在设计和选择燃油泵时，需要根据实际需要来确定其流量和压力，以保证发动机能够获得足够的燃油供应，从而保证其正常运转和性能。
燃油泵的流量通常是由泵的结构和转速来决定的。
泵的结构越复杂，转速越高，流量就越大。
而燃油泵的压力则主要由泵的出口阀和进口阀的设计和调整来决定。
在实际应用中，需要根据发动机的工作条件和要求来确定燃油泵的流量和压力，以保证其能够满足发动机的工作需要。
燃油泵的全功率计算公式可以帮助汽车制造商和维修人员对燃油泵进行合理的选择和调整。
通过计算燃油泵的全功率，可以确定其是否能够满足发动机的工作需要，从而保证发动机的正常运转和性能。
同时，也可以帮助汽车维修人员在维修和更换燃油泵时，选择合适的替代品，以保证汽车的正常使用。
除了全功率计算公式之外，还有一些其他与燃油泵相关的重要知识需要了解。
比如，燃油泵的工作原理、结构和维护保养等。
只有全面了解燃油泵的相关知识，才能够更好地进行燃油泵的选择、安装和维修。
总之，燃油泵是汽车发动机燃油系统中非常重要的一个部件，其全功率的计算公式可以帮助汽车制造商和维修人员对燃油泵进行合理的选择和调整，以保证发动机的正常运转和性能。
提高电潜泵采油系统效率的优化设计
表 １ 电泵 井 系统 各 部分１可知 ，３ ３口电泵 井平 均有 效扬 程 ４ ３ ７ ６ ． ｍ，而平 均 电泵扬 程 高达 １ ７ ｍ，有效扬 程与 电泵扬 ２７
［ 收稿日期］２０ ０ ６—０ ０ ３— ６ ［ 作者简介］钱钦 （ ９ ９ ） １ ６ 一 ．男 ．１ ９ ９ ０年江汉石油学院毕业 ．高级工程师 ．现主要从事采油工程研究与管理工作。
入 功率 为 ７ ． ８ Ｗ 。 因此 ，电泵扬 程 远 大 于 有 效 扬 程 是 造 成输 入 功 率 高 和 系统 效 率 低 的 最关 键 因 素 。 ５ ２ｋ 因此 ，合 理地 匹配 电泵扬 程 ，使 电泵 扬程 等 于或 略大 于有效扬 程 ，是 降低 输入 功 率 、提高 电潜 泵采 油系
便于分析电泵井的井下功率损耗 ，将电泵井系统功率划分为 ４ 个部分；① 电潜泵采油系统举升液体所消
耗 的水功 率 （ 即有效 功率 ） ；② 油 管压 头损 失功 率 ；③ 潜油 电机 本 身 的 功 率损 失 ；④ 井 下 分离 器 、保 护
器功 率损 失 。 目前桩 西采 油厂 共有 电潜 泵 采 油井 ３ ４口 ，开 井 ３ ３口 ， 日产 液 １ ０ ４ ， 日产 油 ３ ４ ７ ，综合 含 水 ０５ｔ ８ ．ｔ
［ 中图分类号］Ｔ ３ ７ ４ Ｅ ５． ６
［ 文献标识码］Ａ
［ 文章编号］ １０ —９ ５ （０ ６ ４ ０ ３ 一Ｏ ０ ０ ７２ ２ ０ ）Ｏ — １４ ２
随着 油 田开 发进 入 高含水 期 ，电潜 泵 采油 工艺 以其优 越 的强采 能力 和排 量大 的特 点在 高含 水期 油 田
油 系统优 化设 计 软 件 对 １ 口电 泵 井进 行 了优 化 设 计 ，通 过 现 场 推 广 应 用 ， 系 统 效 率 提 高 １ ． ５ ， 吨 液 ８ ４ ３ 百 米 耗 电 降低 １ｏ ８ Ｗ ・ 。 ．９ｋ ｈ
潜油电泵井效率计算与分析
用功 率表 测量输 出功率 为 Ｐ ： ＝ （ ｎ 。 ＋ ｎ ） ／ （ ３ ）
式中：ｎ ． 为功率 表 １ 的显 示 格数 ； ｎ ， 为 功率 表
４ Ｊ ｗ ｗ ｗ ． ｓ ｙ ｓ ｈ ｊ ｎ ． ｃ ｏ ｍ
试验 ． 研究 ／ ｓ 竹 ｎ ｇ＆ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｈ
将 电能 传输 给 潜油 电 动机 ，潜 油 电动机 将 电能转 换 器 输 入 功率 Ｐ ，用 功 率 表测 取 输 出功 率 Ｐ ， 便 可 得 为机械 能 ，带 动潜 油 泵高 速旋 转 ；潜油 泵 中的每级 到变 压器 的功率损 耗 △ Ｐ ． 。 叶轮 、导 壳使 井 液压 力逐 步提 高 ，在 潜油 泵 出 口处 用 电度 表测 量时 ，其输 入功 率 为
＿褥 … 咖 … ｈ
潜 油 电泵 井效 率计 算 与分 析
王 道 军 、 卢 晓 云
（ １ ． 大 庆 油 田力 神 泵 业 有 限公 司技 术研 发 中 心 ；２ ． 大 庆 油 田装 备 制 造 集 团抽 油机 分公 司研 究 所 ）
摘要 潜油 电泵在 油 田开发 的各 种 机 械采 油设 备 中 占有 相 当大的 比例 ，但 是在 选 井 、选 泵
达到 潜油 泵要 求 的举 升扬 程 ，井 液通 过油 管被 举升
Ｐ ：． ． ３ Ｖ ｖ ， Ｊ ＇ ． Ｊ ！ ｉ １ ， ． ｌ ￣Ｊ Ｌ Ｙ ｖ
＝ — — — — 一
至地 面 ，再 通 过地 面管线 传输 至地 面集 输 系统 。 应 用 潜 油 电泵 采 油 的 目的是将 电能从 地 面传递
用潜 油 电泵 采油 时 ，及 时掌 握 和分析 潜 油 电泵井 的 统所 给 液体 的有 效能 量 ，该有 效 能量 与 系统输 入 能
人工举升理论第16讲 潜油电泵采油
潜油电泵井技术经济指标
当年下井当年损坏机组 总数 机组返厂率＝ 100 ％ 当年下井机组总数
完好运转机组总数 设备完好率＝ 100 ％ 下井机组总数
正常井累积运转天数 平均免修期＝ 井下运转总井数
潜油电泵井技术经济指标
离心式旋 转分离器
涡轮式旋 转分离器
保护器
连通式 保护器
保护器注 油后状况
连通式保护 器呼出过程
连通式保护 器吸入过程
保护器
沉淀式 保护器
沉淀式保护 器呼出过程
沉淀式保护 器吸入过程
潜油离心泵井生产参数优化设计
潜 油 电 泵 井 优 化 设 计 所 需 资 料
井套管规格及下入深度； 油管压力及套管压力； 液量及含水率； 采液指数及采油指数； 地层压力及井底流压； 生产气油比及总产气量； 套管损坏情况及部位； 井场网路电源电压； 预计泵挂深度； 注采系统是否完善。
人工举升理论
第16讲 电潜泵采油
吴晓东
潜油电泵系统的组成
井下部分 中间部分 地面部分 潜油 电泵 供电 流程 潜油 电泵 抽油 工作 流程
地面电源 潜油电机
潜油电机、保护器、分离器 和多级离心泵 潜油电缆、油管 控制屏、变压器、接线盒
变压器 控制屏
潜油电缆
分离器 地面管线
多级离心泵 井口
单流阀 油 电 机 的 特 点
外形与多级离心泵相似呈细长形， 定子和转子亦分数节，每节定子 都固定在电机壳上，转子靠键和 定位卡簧固定在轴上。电机为悬 挂式，上部有止推轴承，承受转 子重力和其它轴向力。电机内充 满专用润滑油，起润滑、冷却、 增强电机绝缘性能和平衡电机内 外压力的作用。
电潜泵的排量计算公式
电潜泵的排量计算公式电潜泵是一种常用于水泵系统中的设备，它通过电动机驱动水泵运转，从而实现水的输送和排放。
在水泵系统中，排量是一个重要的参数，它代表了单位时间内水泵所能输送的水量。
因此，了解电潜泵的排量计算公式对于设计和运行水泵系统具有重要意义。
电潜泵的排量计算公式可以通过以下步骤进行推导：首先，我们需要了解电潜泵的工作原理。
电潜泵通过电动机驱动叶轮旋转，从而产生负压，吸引水进入泵体内部。
随后，水被压缩并排出泵体，最终输送到目标地点。
在这个过程中，水泵的排量与叶轮的转速、叶轮的直径和叶轮的叶片数等因素有关。
其次，我们可以根据流体力学的基本原理，推导出电潜泵的排量计算公式。
根据流体力学的基本方程，水泵的排量可以表示为：Q = A v。
其中，Q代表排量，A代表叶轮的面积，v代表水流速度。
叶轮的面积可以表示为：A = π (D/2)^2。
其中，π代表圆周率，D代表叶轮的直径。
水流速度可以表示为：v = ω r。
其中，ω代表叶轮的转速，r代表叶轮的半径。
综合上述公式，我们可以得到电潜泵的排量计算公式：Q = π (D/2)^2 ω r。
通过这个公式，我们可以清晰地了解电潜泵排量与叶轮的直径、转速和半径之间的关系。
在实际应用中，可以通过调节这些参数来实现对电潜泵排量的控制。
除了上述公式外，还有一些其他因素也会对电潜泵的排量产生影响。
例如，水泵的进出口管道长度和直径、水泵的工作压力、水泵的效率等因素都会对排量产生影响。
因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，才能准确地计算出电潜泵的排量。
在实际应用中，电潜泵的排量计算公式可以帮助工程师和操作人员更好地设计和运行水泵系统。
通过合理地调节电潜泵的参数，可以实现对排量的精确控制，从而满足不同场景下的水泵需求。
同时，通过对排量的计算和分析，还可以帮助用户更好地了解水泵系统的工作状态，及时发现和解决问题，确保水泵系统的安全稳定运行。
总之，电潜泵的排量计算公式是水泵系统设计和运行中的重要工具。
潜油电泵(ESP)同井采注水工艺参数计算方法研究
潜油电泵（ESP）同井采注水工艺参数计算方法研究摘要：由于油田开发进入到后期，部分区块利用注水进行开发势在必行，而对于传统的开发模式一般是建立管网，然后水通过地面的泵把水注入到井底，但是这样的措施需要投入前期的大量资金投入。
本文是利用电潜泵改装成同井的电泵机组，采用同井采注技术是利用产水层的 IPR 曲线知道产水层的流入特征，再结合吸水层的注水指示曲线知道在吸水层位的注水压力以及注水量之间的关系变化趋势，结合产水层与注水层的井底流动压力、地层压力以及各个层位的深度大小，确定泵所需要的提供的扬程以及功率，根据所求的大小完成选泵的型号这一过程，从而实现通过潜游电泵工作实现同井采注的最优化过程。
关键词：同井采注水；电潜泵；顶置电1 问题的提出与基本意义对于开发到中后期的油田区块来说为了提高油藏的驱动能力，注水是一项切合实际并且高效的提高采油效率的工艺技术。
现在我国的注水工艺师通过地面的离心泵去完成注水任务的，从而来保证维持油藏的压力和产量的目的。
在区块开发的初期，对于一些的易于开发的油层来说可以满足需要，但是对于到油田的开发的不断深入和细化后，尤其是对于那些低渗透油层以及边远井区，收到管网和管输距离等设备仪器的限制。
而对于电潜泵的特点排量大、杨程高等。
适用于注水驱油的生产井、高含水的生产井以及低油气比生产井进行采油。
在本文中研究的方面是对于同井的采注技术，选择不同的层位，中间用分隔器进行隔开，把水层作为水源对油层进行注水。
这种方案具有节约成本、操作方便、效果显著的特点。
2 同井采注工艺原理2.1 上采下注工艺其中上采下注工艺是：注水层在产水层的下方，电机为下端提供扭矩，电机的上端为保护器而下端是为倒置的保护器，其中泵为倒置式泵，而封隔器的作用是为了用来隔离层系。
对于顶置潜油电泵各部分的是按油管、封隔器、倒置离心泵、泵吸入口、倒置保护器、电机、上保护器（从上到下顺序）安装下来的，其机组的安置范围在水层以下油层以上。
第三章(电泵采油)3
流道，井液阻力增加。
电机负荷增加，严重时过 载停机。
（5）其它如沉没度、井下压力等与气体影响有关。
电潜泵采油（ESP）
三、电潜泵油井工况分析
某A井采用某电泵公司生产的电泵机组，排量为100m3/d，额定扬程 1500m，电机功率52.2kW，日产液104.4m3/d，含水63％，生产气油比为 48m3/m3，实测 泵吸口压力7.91MPa，出口压力16.49MPa，油压4.8MPa，泵挂垂深 1272.7m，工作电压1155V，电流32.9A，泡点压力为16.5MPa。计算机分 析结果表明，该井机组实际扬程为858m，泵内流体排量为120.7m3/d， 处于不合理工作区，可能原因是泵吸口压力远低于泡点压力，脱气严重， 套压高，动液面低，气体分离器效果差等综合作用的结果。该井后采取 放套管气降低套压措施改善了其电泵工况。
电潜泵采油（ESP）
四、电潜泵调产
1）油嘴调产
油嘴调产是通过改变油嘴尺寸大小来实现油井产 量调整。 基本原理：
通过改变油嘴大小来改变油压大小，即改变了泵 出口压力的大小，也就改变了泵的扬程，从而改变了 泵的工作点而改变了泵的排量。油嘴缩小，油压升高， 泵扬程升高，泵工作点向泵特性曲线的左边滑移，排 量减小，产量减少；反之，放大油嘴，泵工作点右移， 排量增大，产量增大。
电潜泵采油（ESP）
二、电潜泵油井生产系统设计
电潜泵油井生产系统设计是以油井生产系统为对象，以油 井供液能力（IPR）为依据，以整个系统的协调为基础， 以获得规定产量（或给定设备）下的最高效率和最低能耗 作为设计目标，在设计中采用了节点系统分析方法。
1、电潜泵油井生产系统组成
(1) 油层系统
流入动态（IPR）
T (i) to m[H (i) 1/ ] [Tpo mH p 1/ ] to exp[ (H (i) H p )]
电潜螺杆泵采油系统的理论研究与应用分析
01 引言
03 应用分析
目录
02 理论研究 04 参考内容
引言
引言
电潜螺杆泵采油系统是一种高效、环保、节能的石油开采设备，广泛应用于 油田采油作业中。在石油工业迅速发展的今天，电潜螺杆泵采油系统的研究与应 用对于提高石油开采效率、降低采油成本具有重要意义。本次演示将详细介绍电 潜螺杆泵采油系统的基本原理、设计原则、运行方式、应用优势与不足以及应用 案例，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1.2电潜螺杆泵采油系统的设计原则及参数选择
在电潜螺杆泵采油系统的设计过程中，需要针对不同的井况和地层条件选择 合适的泵参数，以确保系统能够高效运行。主要参数包括泵的排量、扬程、功率、 转速等，这些参数的选择将直接影响采油效果和系统能耗。此外，还需要根据实 际井场环境和生产需求，选择合适的电力控制系统和传感器，以实现系统的智能 化和自动化。
理论研究
1.1电潜螺杆泵采油系统的基本 原理及特点
1.1电潜螺杆泵采油系统的基本原理及特点
电潜螺杆泵采油系统是一种基于螺杆泵技术的采油设备，其主要组成部分包 括电潜泵、螺杆泵、电力控制系统以及井下传感器等。电潜螺杆泵采油系统的工 作原理是利用螺杆泵将井下的原油抽出，同时通过电力控制系统控制泵的工作参 数，从而实现采油过程的自动化和智能化。电潜螺杆泵采油系统的特点包括高效 率、低能耗、螺杆泵是一种重要的石油机械装置，在石油工业中广泛应用。它利 用螺杆的旋转运动实现液体的吸入和排出，具有高效、节能、紧凑和可靠等优点。 随着石油工业的发展和技术的不断进步，潜油电动螺杆泵的应用范围不断扩大， 其研究价值也越来越高。
研究背景
研究背景
潜油电动螺杆泵技术的研究背景是石油工业的发展和需求。在油田开发过程 中，采油和注水是两个非常重要的环节。采油是将油藏中的原油开采出来，而注 水则是将水注入油藏中以提高采收率。潜油电动螺杆泵作为一种重要的采油和注 水设备，可以提高采油效率、降低能耗、减少维护成本，对石油工业的发展具有 重要意义。
水泵轴功率计算公式
水泵轴功率计算公式英文词条名：1)离心泵流量×扬程×9.81×介质比重÷3600÷泵效率流量单位：立方/小时，扬程单位：米P=2.73HQ/Η,其中H为扬程,单位M,Q为流量,单位为M3/H,Η为泵的效率.P为轴功率,单位KW. 也就是泵的轴功率P=ΡGQH/1000Η（KW),其中的Ρ=1000KG/M3,G=9.8比重的单位为KG/M3,流量的单位为M3/H,扬程的单位为M,1KG=9.8牛顿则P=比重*流量*扬程*9.8牛顿/KG=KG/M3*M3/H*M*9.8牛顿/KG=9.8牛顿*M/3600秒=牛顿*M/367秒=瓦/367上面推导是单位的由来,上式是水功率的计算,轴功率再除以效率就得到了.设轴功率为NE，电机功率为P，K为系数（效率倒数）电机功率P=NE*K (K在NE不同时有不同取值，见下表)NE≤22 K=1.2522<NE≤55 K=1.1555<NE K=1.00(2)渣浆泵轴功率计算公式流量Q M3/H扬程H 米H2O效率N %渣浆密度A KG/M3轴功率N KWN=H*Q*A*G/(N*3600)电机功率还要考虑传动效率和安全系数。
一般直联取1，皮带取0.96，安全系数1.2 (3)泵的效率及其计算公式指泵的有效功率和轴功率之比。
Η=PE/P泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用P表示。
有效功率即：泵的扬程和质量流量及重力加速度的乘积。
PE=ΡG QH (W) 或PE=ΓQH/1000（KW）Ρ：泵输送液体的密度（KG/M3）Γ：泵输送液体的重度Γ=ΡG（N/ M3）G：重力加速度（M/S）质量流量QM=ΡQ (T/H 或 KG/S)(4)水泵的效率介绍什么叫泵的效率？公式如何？答：指泵的有效功率和轴功率之比。
Η=PE/P泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用P表示。
电潜泵_井下油水分离系统工作参数优化设计
!设计计算#电潜泵2井下油水分离系统工作参数优化设计3于洪敏 李 恒 陈胜男 曲占庆 张 琪(中国石油大学(华东)石油工程学院) 摘要 为解决油田开发后期油井生产高含水的难题,采用电潜泵2井下油水分离同井回注系统并优化其参数设计具有重要意义。
在介绍这种系统的工作原理、结构及分析各子系统的参数协调关系后,以油井最大产量为目标,建立了该生产系统的设计模型并进行了实例设计。
研究设计结果表明,电潜泵2井下油水分离系统的优化设计较为复杂,其中旋流分离器是系统协调工作的核心;设计结果按影响因素重要性大小的依次排序为产液量、注水启动压力、吸水指数、含水质量分数和分流比。
关键词 电潜泵 井下油水分离器 工作参数 优化设计 随着油田开发进入中后期,油井含水急剧升高,产量下降,且采水及水处理费用增加,生态环境受到污染,影响了油井正常生产。
利用井下油水分离与回注技术,能在井下将高含水原油中的大部分水分离出来,直接注入地层,以降低采油成本,增加原油产量。
井下油水分离方式分为机械和重力分离2种。
其中,前者有代表性的是电潜泵2旋流式井下油水分离系统,因此,优化设计其生产系统,对现场推广及应用具有重要的指导意义[1-5]。
生产系统协调关系分析11系统协调关系分析图1为单泵单马达电潜泵2旋流式井下油水分离生产系统流程图(生产层在上、注入层在下)。
油水混合物从油层产出后进入电潜泵,增压后进入旋流分离器;经其分离后,含少量水的油经旋流器上部溢流口进入油管举升到地面;水从旋流器底流口注入水层[6]。
整个系统的压力协调关系为p w f -Δp 1+Δp 2=p in(1)p d +Δp 3=p w (2)p up -Δp 4=p t (3)式中 p w f ———井底流压,MPa; p in ———旋流器入口压力,MPa; p d ———旋流器底流口压力,MPa; p up ———旋流器溢流口压力,MPa; p w ———注入层井底注入压力,MPa; p t ———井口油压,MPa; Δp 1———油层到下泵深度间压力损失,MPa; Δp 2———电潜泵增压,MPa; Δp 3———旋流器底流口与注入层的压力差,MPa; Δp 4———旋流器溢流口到井口间多相管流的压力损失,MPa。
螺杆泵采油系统地面驱动电机功率的计算与选择
·设计计算· 收稿日期:2008201228基金项目:西安石油大学博士科研启动基金(YS290300427)作者简介:屈文涛(19702),男,山东临邑人,副教授,博士,2006年博士毕业于西北工业大学,主要研究方向为螺杆水力机械优化设计及数字仿真,E 2mail :hx991030@ 。
文章编号:100123482(2008)0920021204螺杆泵采油系统地面驱动电机功率的计算与选择屈文涛1,高晓刚1,刘劲松2,徐建宁1,张 彬1(1.西安石油大学机械工程学院,西安710065;2.陕西西禹高速公路有限公司,西安710016)摘要:针对螺杆泵使用过程中地面驱动电机功率选择偏高或偏低的问题,对启动过程中螺杆泵的运动特点和受力情况进行分析,提出全面计算抽油杆柱负载扭矩及考虑全压启动加速扭矩系数来选用电机的方法。
以此建立的电机功率计算模型法与根据泵型经验法或仅考虑抽油杆柱的有功扭矩选取电机方法相比较,得到的电机功率平均降低了21.3%,更符合生产实际要求,发挥了螺杆泵采油系统节能降耗的技术经济优势。
关键词:螺杆泵;电机功率;计算模型;负载扭矩中图分类号:TE933.303 文献标识码:AC alculation of Motor Pow er for Progressive C avity Pump Driven onSurface and Its SelectionQU Wen 2tao 1,GAO Xiao 2gang 1,L IU Jin 2song 2,XU Jian 2ning 1,ZHAN G Bin 1(1.S chool of Mechanical Engineering ,X i ’an S hi you University ,X i ’an ,710065;2.S haanx i X i y u Hi ghw ay Co.,L t d.,X i ’an ,710016)Abstract :When surface driven progressive cavity p ump (PC p ump )is used ,selection of t he elec 2t ric motor wit h too high or too low power often happens.Performance and stress condition were analyzed in t he process of PC p ump well start up and a met hod for t he selection t he power of t he e 2lect ric motor is int roduced.Loaded torque of rod string is generally calculated and t he accelerated coefficient is f ully taken into account in t he met hods.The calculated models of motor power is re 2duced 21.3percent t han t he empirical met hod and more suitable to practical working condition or t he usable torque met hod ,t herefore t he model met hod is of great importance to improve t he tech 2no 2economy benefit s of screw p ump system on saving energy and reducing consumption.K ey w ords :screw p ump ;motor power ;calculation met hod ;load torque 在螺杆泵采油工艺中,合理选择其地面驱动电机功率是提高系统效率、降低采油成本的重要因素之一[1]。
潜油电泵电机效率和轴功率计算方法
1、负载试验试验实测三相电流I a、I b、I c2、平均电流 I av =（I a+I b+I c）÷33、R ref = R0 * ((235 + T1) / (235 + T2))R0：电机冷态直流电阻平均值T1：电机基准工作温度T2：试验水温4、定子I2R损耗 P CU1 =1.5×I av2×R ref5、电磁功率P d = P0 –P cu1 – P FeP0：电机输入功率P Fe：电机空载不带保护器的铁损耗6、转子I2R损耗 P cu2 = P d × S tS t：转差率7、电机输出功率：P1= P d－P cu2－P fw－P0×0.005×(I av/I e)2 P fw：电机不带保护器的机械耗0.005：杂散损耗系数I e：电机额定电流8、电机效率：η= P1÷P0×1001、泵性能及成套试验中的空载带保护器抽点试验或者电机型式试验中的电机空载带保护器试验得到 实测空载平均电流 I0、电机带保护器空载输入P02、泵性能试验或者电机负载试验得到 实测输入功率 P1、实测平均电流 I1实测频率 f、负后热态平均电阻 R av、实测转速 n3、额定参数输入轴功率计算系数KL = 0.995电机极对数 p4、电机输出功率P2’计算公式如下：P2’ =n×(P1‐1.5×R av×(I12－I02))÷(60×f÷p)－P0÷n) ×KL÷1000 单位:kW5、电机不带保护器的空载试验或抽点试验。
与带保护器的数据结合计算出保护器的机械损耗6、泵的轴功率P2泵轴功率P2=电机输出功率－保护器的机械损耗电机三相电阻不平衡率计算公式：按照GB/T 16750‐2008标准6.1.2.1.3中公式计算。
电动潜油离心泵采油
二、电潜泵油井生产系统设计
3.温度对电泵工作特性的影响
◆ 流体温度对电机和电缆的绝缘程度有较大的影响； ◆ 流体温度高需要选择耐温等级高的电机和电缆，增加采油成本。
4.砂、蜡等对电泵工作特性的影响
◆ 电泵生产要求含砂小于0.05%；
泵排量下降。 ◆ 蜡沉积塞叶导轮流
道，井液阻力增加。
电机负荷增加，严重时过载停机。
(五) 控制屏
组成：由电机启动器、过载和欠载保护、手动开关、时间继 电器、电流表组成。
作用：
控制井下电机的运行，自动控制潜油电泵系统的启动和 停机
具有短路、过载、欠载保护功能，以及欠载延时自动启
动功能通过电器仪表随时测量电流和电压，可以跟踪系
统运行状况，应用变频控制屏可以改变传给井下电机的
频率，灵活调节和控制产量的大小。
潜油电缆结构特点：
要求便于起下，且不易损坏；
要求耐油、气、水，耐高温、高压；
电缆终端有与电机插配的特殊密封接头—电缆头；
为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆一般采用圆型和扁
型，扁型和扁型联接在一起的复合结构；
要能适应施工和环境温度，进行起下作业时，电缆保护套层
不破裂。
10
一、电潜泵采油装置
11
19 2-7/8
20 2-7/8
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22 3.25"
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26 3.25"
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28 2-7/8
29 2-7/8
30 2-7/8
入口 ，用于油管摩阻损失大或泵径大的井 A
底部排出口安装方式 ：
潜油电泵系统效率的影响因素及改善措施探讨
潜油电泵是当前油田机械采油中的一种重要设备，因其高扬程和大排量有着十分广泛的应用。
使用过程中不科学的选择可能导致电泵井的系统效率不高。
本文主要是从电泵井系统效率的影响因素出发，探讨改进措施来为后期的选泵提供相关理论参考。
1 潜油电泵系统效率潜油电泵系统包括潜油多级离心泵、油气分离器、保护器和潜油电机等，这些设备会随着油管下入到井内，动力源为电能。
控制柜内输入的电压经潜油电缆到达潜油电机，井液压力在高速选择的潜油泵作用下提升，经过逐级叶轮和导壳作用使其养成达到需求，井液会被举升到地面，在传输管线作用下进入后续集输系统。
潜油电泵系统工作的过程是能量转化和传递的过程，在这个过程中肯定会出现能量的损失。
采油系统内井液的有效能量是地面输入系统能量减去系统中各种损失之后的能量，潜油电泵井的系统效率为有效能量与系统输入能量之比。
潜油电泵的系统效率η为：η=P2/P1其中，P1、P2分别为地面输入功率和潜油泵的有效功率。
潜油电泵的有效机械功率η机械为：η机械=P4/P3≈P2/P3其中，P3、P4分别为潜油电泵输入功率和输出功率。
电缆的功率损耗△P电缆可通过检测方法进行测试，计算公式如下：△P电缆＝3I2R×10-3其中，R为电缆电阻，I为电缆工作电流。
排除温度影响因素，在电缆型号确定之后，电阻值与长度成正比，电缆长度近似于下泵深度，可将R值和△P电缆换算为下泵深度：R=K1H下泵深度△P电缆=K2I2H下泵深度其中K1、K2分别为常数，潜油电泵的有效功率计算公式如下：P2=QH有效扬程×ρ×g/86400其中g为重力加速度，ρ为液体密度，H有效扬程为有效扬程，Q为产液量。
建立潜油电泵系统效率的数学模型可以看出：越高的机械效率会有着更少的机械损耗，对应更高的系统效率；越低的运行电流，就会有着更少的电缆损耗，对应更高的系统效率。
在固定有效扬程的情况下，系统效率会随着下泵深度的减小而提升；保持固定的下泵深度，系统效率会随着扬程的增加而提升，即较低的动液面。
抽油机井系统效率计算公式
机采系统节能指标一、抽油机井系统效率抽油机井系统效率是指将液体举升到地面的有效作功能量与系统输入能量之比，即抽油机的有效功率与输入功率的比值。
ie p p =η 其中，抽油井的有效功率是指将井内液体举升到地面所需要的功率；抽油机的输入功率是指拖动机械采油设备的电动机总的消耗功率。
抽油机的输入功率可由现场测试取得，抽油井的有效功率可由以下公式计算：Q·H·ρ·gP e ＝————————86400式中：Ｐe ——有效功率，KW ；Q ——油井日产液量，m 3/d ；H ——有效扬程，m ；ρ——油井液体密度，t/m 3；g ——重力加速度，g=9.8m/s 2；其中有效扬程：（Po —Pt ）×1000H=Hd + --————————ρ·g式中：Hd ————油井动液面深度，m;Po ————井口油压，MPa;Pt ————井口套压，MPa;二、抽油机井平衡合格率1、抽油机井平衡度抽油机井稳定运行过程中，下冲程时的最大电流与上冲程时最大电流比值。
（80-100%合理，小于80％欠平衡，大于100%超平衡）。
平衡度=(I下行峰值/I上行峰值) ×100%采液用电单耗：油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t 采液用电单耗＝W/Q式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d 2、抽油机井平衡度合格率：抽油机井平衡度达标的井数占总开井数的比值。
抽油机井平衡度合格率=(S合格/S总)×100%式中：S合格—抽油机井平衡度达标的井数；S总—抽油机开井总数。
三、抽油机井泵效抽油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值叫做泵效。
η=（Q实/Q理）×100%；式中：η—泵效(%) Q实—指核实日产液量(m3/d)；Q理—泵理论排液量(m3/d)；其中：Q理=1.1304×10-3×S×N×D2式中：S—冲程(m) N—冲数(n/m) D—泵径(mm)；四、采液用电单耗油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t采液用电单耗＝W/Q式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d。
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Vasquez & Beggs Correlation Lasater Correlation Standing Correlation Standing Correlation
Vasquez & Beggs Correlation
Chew & Connally Correlation
Lee & Gonzalez & Eakin Correlation
4.2 单井电潜泵采油系统功率计算方法
4.2.1 单井电潜泵采油系统功率井筒模型的建立
4.2.1.1 建立流体物性模型
根据实测数据，选择不同相关公式，分别计算饱和压力 Pb、溶解气油比 Rs、原油体积系数 Bo、原油 粘度μo 和气体粘度μg，并与实测数据相对比，选择计算相对误差最小的相关式，建立流体物性模型。 如果没有实测数据，根据地层压力和原油密度，推荐采用表 1 中的计算公式组合，建立流体物性模型。
b） 针对不同区间的生产气油比、产液量，应用初始计算模型对不同尺寸油管进行敏感性分析，得 出油管尺寸变化对井筒压降损失和电潜泵耗能的影响。并以减少井筒压降损失、电潜泵耗能为 优化原则，选择出油管尺寸。油管尺寸与压力损失关系示意图参见图 B.1；
c） 根据优选的油管尺寸，设定不同的泵挂深度，并以其为求解节点，根据井口压力和井底流压， 分别从井口向下和射孔中部向上逐段计算油管和套管内的压力损失，得出在不同泵挂深度下电 潜泵进出口压力、温度、气液比、液体粘度、原油体积系数以及所需总的扬程和电潜泵耗能。 一定产量和压力条件下扬程与泵挂深度关系示意图参见图 B.2；
平台电潜泵采油系统功率是指整个平台所有单井电潜泵采油系统功率的总和。 3.3
油田电潜泵采油系统功率 horsepower of electric submersible pump oil production system for oilfield
油田电潜泵采油系统功率是指整个油田所有平台电潜泵采油系统功率的总和。
b） 如果没有井筒管流相关测试数据，推荐直井选用 Hagedorn and Brown (mod)或 Orkiszewski 相 关式，斜井选用 Beggs and Brill (std)或 EPS 相关式，建立起井筒管流模型。
4.2.1.4 建立管柱模型
a） 根据套管尺寸、井眼轨迹、油藏参数和已建立的流体物性模型、原油乳化模型、井筒管流模型， 并假设一油管尺寸和泵挂深度，建立油井初始计算模型，如果没有实测或设计井斜数据，按直 井计算；
d） 优选电潜泵耗能最小的深度作为电潜泵泵挂深度 HP； e） 根据所选泵挂深度，建立单井电潜泵采油系统功率计算模型。
4.2.2 电潜泵特性参数粘度校正系数确定
根据 4.2.1 确定出的泵挂深度 HP 处对应的液体粘度，按照 GB/T 17386-1998 中第 2.2 节方法分别得 出电潜泵排量粘度校正系数 CQ、扬程粘度校正系数 CH 和功率粘度校正系数 CP。
1
Q/HS 2008—2009 包括地层温度、地温梯度、射孔段顶斜深、射孔段顶垂深、射孔中部斜深、射孔中部垂深，以及地
层测试结果。格式参见表 A.2。
4.1.4 流体物性数据
包括油气水的相对密度、原油泡点压力、原油地面粘度、原油地下粘度、含水原油乳化实验数据、 原始溶解气油比、原油体积系数。格式参见表 A.2。
中国海洋石油总公司 发 布
Q/HS 2008—2009
目次
前言······························································································································································· Ⅱ 1 范围 ··························································································································································· 1 2 规范性引用文件 ········································································································································ 1 3 术语和定义················································································································································ 1 4 单井电潜泵采油系统功率计算 ················································································································· 1 5 油田电潜泵采油系统功率计算 ················································································································· 5 附录 A （资料性附录） 基础数据格式 ······································································································ 7 附录 B （资料性附录） 关系示意图·········································································································· 9
H vis
=
H CH
……………………………………………………(3)
式中： Hvis—— 校正后所需总扬程，单位为米（m）； H —— 校正前所需总扬程，单位为米（m）； CH —— 扬程粘度校正系数。 对于新投产油田或调整井，如果油藏不确定性较大，可根据实际地质油藏条件，类比已开发相似油 藏，并综合考虑到可能出现的复杂井况，对粘度校正后的扬程 Hvis 进行一定的修正。
I
Q/HS 2008—2009
前言
本标准代替 Q/HS 2008-2002《电潜泵采油井下系统功率计算》。 本标准与 Q/HS 2008-2002《电潜泵采油井下系统功率计算》相比，主要变化如下： —— 删除了文中所有“井下”两字，将标题修改为《电潜泵采油系统功率计算》，涵盖了整个电潜
泵系统，扩大了电潜泵系统功率计算范围； —— 删除了原标准中所有涉及软件产品内容和物性适用范围； —— 修订了基础数据、系统功率的计算方法和系统功率的校正方法； —— 补充了术语和定义； —— 增加了规范性引用文件； —— 增加了“建立原油乳化模型”和“电泵特性参数的校正”； —— 在建立管柱模型中添加了“油管尺寸优化”和“电潜泵泵挂优化”。 本标准由中国海洋石油总公司开发生产专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司。 本标准主要起草人:陈来勇、郭会敏、杨万有、谢双喜、黄新春、阮新芳。 本标准主审人：李成见、陈舟圣。 本标准代替 Q/HS 2008-2002。
GB/T 17386-1998 潜油电泵装置的规格及选用 SY/T 5904-2004 潜油电泵选井原则及选泵设计方法
3 术语与定义
下列定义适用于本文件。 3.1
单井电潜泵采油系统功率 horsepower of electric submersible pump oil production system for single well
Q/HS
中国海洋石油总公司企业标准
Q/HS 2008—2009
代替 Q/HS 2008—2002
电潜泵采油系统功率计算
The horsepower calculation of electric submersible pump oil production system
2009－12－28 发布
2010－04－01 实施
际选用；否则按公式（1）计算。 μm=μo×R…………………………………………………………（1）
式中： μm—— 油水混合粘度，单位为毫帕秒（mPa·s）； μo—— 原油粘度，单位为毫帕秒（mPa·s）； R —— 不同含水情况下的粘度修正系数，按 GB/T 17386-1998 中图 7 的“中”乳化曲线进行确定。 d）如果原油含水率高于乳化转相点含水率，油水混合粘度按公式（2）计算。
μm=fwμw+(1-fw)μo……………………………………………………（2）
2
式中： μw—— 水的粘度，单位为毫帕秒（mPa·s）； fw —— 油井含水率，无因次，小数。
4.2.1.3 建立管流模型
Q/HS 2008—2009
a） 如果有井筒管流相关测试数据，选择不同的管流计算相关式计算出实测深度点压力，并与相对 应深度的实测压力进行对比，选择计算相对误差最小的计算相关式，建立起井筒管流模型。
4 单井电潜泵采油系统功率计算
4.1 基础数据
4.1.1 油井生产预测指标
逐年的地层压力、井底流压、产液量、含水率、生产气油比等。格式参见表 A.1。
4.1.2 钻完井基本数据
包括补心海拔、水深、套管尺寸、套管单位重量，以及井眼轨迹、井身结构等数据资料。格式参见 表 A.2。
4.1.3 油藏及射孔数据
4.2.1.2 建立原油乳化模型