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1、 摘要 ： 潜油电泵是油田的一种 重要的机械 王兴东 张昌 盛 采油设备， 同时也是油田的主要耗能设备 中国石油天然气集团公司节能技术监测评价中心 之 一， 找 出g -, - 能潜力对提 高能源利用效 黑龙江省大庆市1 6 3 0 0 0 率 ， 增加 企业的经济效益 ， 缓解经济社会 发展 面临的能 源和环境 约束等具有十分 重要 的意义。文 中从 油田的实际生产 出 发 ， 对 其 潜 油 电 泵 井 的 运 行 现 状 作 出分 析找 出其节能潜力 ， 提 出具体的节能技术 改造措 施和 方案 。 关键词 ： 潜油电泵； 节能； 潜力 1 运行现状 以某油 田为例 ， 现运行的潜油电泵
2、井 有2 2 5口， 根据测算得 出： 输入功率平均为 5 8 0 7 k W、 电动机功率 因数平均 为 O 7 5 4 、 系统效率平均为 2 2 2 1 、 排量系数平均为 1 3 5 、 吨液百米单耗平均为 1 6 1 k W h 、 单 井耗 电平均为 6 7 5 7 k W h 、 整体年耗 电为 1 2 04 0 9 7x1 0 k W h。 注 ： 此数据 来源于 中国石 油天然气集 团公 司 油田节能监 测 中心在 2 0 0 9 年 ， 按 照 国家和行业 的 有 关标 准 ， 在其 正常运行的状 态下进 行的 系统效 率现场测试 。 2 能耗分析与成因 根 据潜 油 电泵
3、井 的结构 和实际运行 状态 ， 本文从三个方面进行分析 。 2 1 影响潜油电泵井系统效率主要因素 在潜油电动机一定 的情况下 ， 其能量 损耗的大小与电动机负载率 、 井温及液体 流速有关 ， 潜油电动机效率一般在 8 2 左 右 。多级离心泵为潜油 电泵系统 的主要 部件， 其能量损失由机械损失 、 水力损失 和容积损失 j 三 部分组成 。其 中机械损失 对某一多级离心泵来讲 为定值 ， 水力损失 和容积损失 占其主要 比例 ， 且随泵 的排量 Q和扬程 H变化。多级离心泵的效率一般 2 0 t 0手0 5 7 。 曩 为 5 5 6 2 。表 1 所示 的潜油电泵 系 统能流表是在室
4、温条件下 ， 以水为介质时 得到的。可以看出， 潜油 电泵系统效率为 4 1 ， 近6 0 的能量在能量的传递和转换 过程中损失掉了。如果在油井中， 介质为 油 、 气 、 水三相流体 ， 由于液体黏度和气体 的影响 ， 潜油电泵系统各组成部件的能量 损失将加大 ， 总的系统效率下降。潜油电 泵井 的构成部件示意图见图 1 。 2 2 从潜油电泵井的采油过程中分析 2 2 2 l 一 变压器 ： 一 控制屏 ： 一 接线 盒； 一 井口； 一 动力 电缆 ； 一 测压 阀： 一 单流 阀； 小扁 电缆 ； 多级离心泵 ； 一 油气 分离器 一 保 护器： 一 电动机； 一 测试装置 图1 潜油
5、电泵井示意图 表 1 潜油电泵系统能流表 从潜油电泵井构成上看 ， 由于采油的时候应用到 油气分离器， 所以存在油、 气、 水混合液的黏度和气体 的影响， 使潜油电泵井系统效率降低 。从潜油 电泵井 机组运行 电流卡片电流变化上看 ， 可以明显看出气侵 电流卡片前后的不同。 ( 1 ) 正常运行时 ， 卡片上画出的是一条等 于或近 似于电动机额定 电流值的圆滑 、 匀称曲线 。见图2 。 的“ 钉子状” 突变 ， 就是 电压波动的反映。电压波动最 常见原因是主电源系统有周期性重载荷 ， 是其他几种 小的电压波动的组合。见图3。 ( 3 ) 气侵 的电流时 ， 卡片上 出现不匀称 的曲线 。 与
6、此正常运行电流 曲线图形有任何偏差都是电泵机 组或油井有变化的征兆。见图4 。 ( 2 ) 电源电压波动时 ， 电流卡片 电流曲线上出现 2 3 测算的数据上分析 图2 正常运行时电流曲线图 图3 电压波动时电流曲线图 图4 气侵时电流曲线图 ( 1 ) N试的潜油 电泵井中有4 5口的排量系数低于 标准要求 0 8 51 2 0 ， 原因是这部分潜油电泵井在 日 常管理 中的工作 电压没有根据电动机负载的变化而 变化 ， 形成了“ 大马拉小车” 现象 ， 造成 电动机效率降 低 ， 消耗了大量不必要的 电能。另有 5 9口潜油 电泵 井的排量系数高于标准要求。 ( 2 ) 测试的潜油电泵井中
7、有 5 4口电动机功率因 数未达到标准要求 ， 原 因是无功补偿不足。 ( 3 ) 测试 的潜 油 电泵井 中有 1 4 0口系统效率 偏 低 ， 原因是运行参数不合理 ， 如潜油电泵井负荷较低 、 电动机功率利用率低和泵挂深度小等。 3解决 措施 ( 1 ) 对排量系数低于标准要求的潜油电泵井进行 检泵 、 更换排量小的泵或安装变频器等措施来 降低能 耗。对于排量系数高于标准要求的潜油电泵井可根 据实际情况更换排量大的泵。 ( 2 ) 对功率 因数未达到标准要求的潜油电泵井进 行无功补偿 。 ( 3 ) 对负荷较低的潜油电泵井利用星角转化来提 高电机功率利用率 ， 对泵挂深度 比较小的潜油电
8、泵井 加大泵挂深度 ， 采用合理的泵级数组合 、 变频调速等 方式对运行参数不合理 的潜油电泵井进行系统优化。 2 01 0 年第5 期 1 0 月出版 ( 4 ) 做好潜油电泵井 的防气技术 ， 优选高效气体 分离 、 乳化降解等技术 ， 努力提供举升排量效率。 4 潜力 分析 从以上分析看， 潜油电泵井具有较大的节能潜 力 ， 通过对潜油电泵的系统优化设计 ， 可以达到节能 的 目的。 ( 1 1 实践证明 ， 当潜油电泵井 的排量系数大于0 8 5 时 ， 潜油电泵可实现经济运行 ， 通过优化措施将排量 系数小于0 8 5 的 4 5台潜油 电泵 的系统效率可由原来 的 1 7 提高到3
9、 9 。平均每 台可节电 1 3 7 0 k W h ， 则 共计年可节电4 8 8 2 7 x 1 0 k W h 。 ( 2 ) X g 功率因数未达到标准要求的5 4口潜油电泵 井进行无功补偿 ， 总补偿量 为 1 4 6 2 3 0 k v a r ， 平均每台 可节电2 2 0 k W h ， 则共计年节电量为9 4 0 9 x l O k W h 。 ( 3 ) 对运行参数不合理的 1 4 0口潜油 电泵井进行 系统优化 ， 系统效率可 由1 9 8 4 提高到3 9 。平均每 台可节 电2 9 0 k W h ， 则共计年节 电量为 3 2 1 5 5 x 1 0 k W h。
10、通过以上措施该油 田的潜油 电泵井百米吨液单 耗可 由 1 6 1 k W h 降为 1 4 9 k W h ， 总计 年节 电量 为 9 0 3 9 1 1 0 4 k W h 见 表 2 表2 潜油电泵井节能潜力综合表 5 结束语 ( 1 ) 受 电泵种类 、 单节泵级数 、 单级扬程 、 电动机 功率 、 变压器等配套地面设备等因素 的影 响， 提升系 统效率和节能效果与理论计算数据有一定的偏差。 ( 2 ) 在供液能力强的潜油电泵井上推广应用单功 率 、 低扬程电泵机组 ， 节能效果较为理想 。 ( 3 ) 优化电泵下泵深度要充分考虑油井 的复杂状 况 ， 优化数据的可靠性依赖于油井静压 、 流压等基础 资料的准确可靠。 ( 4 ) 实施优化措施时应在检泵作业时进行。由于 2 伽牟第5 1 0) i出版 潜油电泵系统的设备投资高 ， 在现有设备的基础上根 据各油井 的具体情况进行参数优化和选择 ， 如电动机 型号 、 下泵深度 、 电泵扬程等 ， 这样既达到节约资金又 达到节能的 目的。 参考文献 1 李颖川 采油工程 石油工业出版社 ， 2 0 0 2 ， 2 【 2 】 梅斯杰 潜油电泵技术 石油二 r = 业出版社 ， 2 0 0 4 ， 7 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 7 1 0编辑杜 向荣)