电潜泵的维护

nullnull 电潜泵技术管理讲座 加强电潜泵机组现场日常技术管理 提高机组运行综合效益 2004年元月null 目 录 一、建立操作性强的#管理# A、巡回检查 B、定时计量/化验 C、发现问题及时，及时处理 D、严格随意停机 二、严格操作程序 一）启动前的检查 二）启动 三）机组运行过程中日常应收集的主要数据 四）故障停机后再启动前至少应完成的检测维护工作null 三、技术讨论 一）电潜泵机组概述（略） 二）电潜泵机组的选型设计计算（略） 三）计算泵工作时的实际效率 四）现场计算机组的散热量和机组温升 五）海洋平台电潜泵机组用变压器的选型设计计算 六）如何计算泵挂处的气液比 七）其它 加强电潜泵机组现场日常管理 提高机组运行综合效益加强电潜泵机组现场日常管理 提高机组运行综合效益一、建立操作性强的管理制度 A、巡回检查（至少内容） 1、确定巡回检查间隔时间： 建议2小时 2、必须的检查点： 电控柜、井口、安全阀控制盘 3、必须的检查参数： 电流运行曲线值、三相电压/电流是否在额 定值范围内、井口处油/套压值是否正常 B、定时计量、化验 据此判断电潜泵机组实际生产情况、评估机组未来是否存在潜在故 障和机组性能/有关运行参数可能的走向null C、发现问题及时分析、及时处理 D、严禁随意停机（即使使用变频器。特别是机组使用的后期） 二、严格操作程序制度 一）启动前的检查 1、检查出油管线是否连接好、相关的生产闸门/放气阀是否处于正确 的开关位置、设定值是否正确 2、检查欠载/过载设定值、延时设定值是否合理 3、检查相关系统的电器设备是否处于正确位置 （顺序：高压真空开关/变压器/接线盒/电控柜（变频器）/井口） 4、检查变压器输出端电压值是否正确 5、检查电源熔断器的规格是否正确 6、记录笔的位置是否正确 7、 系统必须接地 8、所有检查内容和数据应有文字记录 9、电控柜门上应有该井井下机组的主要技术参数数据表，以利随 时对照检查机组工作性能 7、 系统必须接地 8、所有检查内容和数据应有文字记录 9、电控柜门上应有该井井下机组的主要技术参数数据表，以利随 时对照检查机组工作性能 null 二）启动 （尽量使用变频器启动） 1、如果是新机组刚下井，而且事先已经知道目前井里静液面离井口的深 度超过500m的话，启动前最好往井里灌满轻质的清洁液体 （条件：生产管柱上必须有单流阀） 2、按要求在电控柜上或变频器上实施启动程序 3、启动成功之后，应尽快用钳型电流表检查三相实际电流值，并和圆盘 记录卡上的电流值进行比校 4、根据井口压力和产量以及现场的工作经验判断相序是否接错 5、待井口出液完全稳定后，如条件允许，可以采用电潜泵憋压方式，大 致估算电潜泵机组的性能和油井静液面高度 （注：1）憋压时间不要超过一分钟）；2）事先计算好井液大致密度） null 6、待油井出液完全稳定运转后，再重新调整好电流欠/过载值和启动 延时时间值 7、两次启动之间的间隔时间不得少于5分钟 8、启动过程和启动后的机组正常运行电性能数据应有文字记录 三）机组远行过程中日常应收集的主要数据 1、检查记录卡片上的电流曲线是否正常 2、三相电流值/并和额定值比较是否异常 3、三相电压值/并和额定值比较是否异常 4、原设定的欠/过载、延时值是否漂移 5、日产量（油、气、水分别计量---如条件允许的话） 6、出砂情况描述（如条件允许，应定期取样化验） 7、井口油/套压力值以及是否正常 null 8、井下压力/温度值及变化情况（如井下安装有测试仪的话） 9、井口温度 10、安全阀控制压力是否合适（在控制盘处检查） 11、有时为了更好地及时掌握机组的运行情况，有助于油井的动态分 析，还必须： 1）监测动液面深度（利用井下回声仪或通过油井憋压） 2）通过有关参数计算/分析机组运行效率 四）故障停机后、再启动前至少应完成的检测维护工作 （在确保切断电源的情况下） 1、检查记录卡上的电流值是否异常，并分析其原因 2、检测动力电缆三相对地绝缘阻值是否符合基本要求 3、相间直阻值平衡度是否符合要求 null 4、检查熔断器（保险丝）是否完好 5、检查（电控柜里）有关触点是否完好 6、 （电控柜里）低压控制线路是否完好 7、欠/过载电流设定值和延迟设定值是否严重漂移 8、检查.动力电缆在变压器上的接头是否松动 三 、技术培训 三 、技术培训 一）电潜泵机组概述 1、潜油电机主要结构及工作原理 2、泵主要结构及工作原理 3、保护器功能及工作原理 二）电潜泵机组的选型设计计算 1、油井产能计算 1）PI 法（适用于生产时流压高于泡点压力） 2）IPR 法（适用于生产时流压低于泡点压力） 3）现场简易计算法（适用于流压高于饱和压力）---举例如下 略略null 若在现场无法通过测试作业获得油井产量和压力数据时，我们可以用下面简易方法计算油井的近似最高产能，并大致了解油井的动液面和静液面位置。 操作步骤如下： 1、停泵关井，待液面恢复静止状态。如果是亏空井或原来没开井,在求产之前 应将油管灌满液体； 2、灌满液体之后，关闭出油闸门； 3、开泵运行（大略一分钟）； 4、在泵运行时，立即记下井口压力表读数。此压力值是排量为“0”时的压力； 5、然后打开出油闸门； 6、计量产液量，直到产量稳定为止； 7、关闭闸门； 8、记录关闭闸门时的井口压力（有气体存在时井口压力恢复得缓慢）。这个压 力值代表上述第6项测得的排量稳定时的压力； null 根据上述两个点的压力，即可以确定出油井的产能。如下图所示。 图中闸门全关闭时泵所产生的压头用“H”表示，相应的地面表压用 “P1”表示，静液面高度用L1表示。 请注意，在目前给定的排量下，闸门打开时泵所产生的压头和闸门 全关闭时泵所产生的压头是一样的，都是“H”。 稳定生产时，地面表压为“P2”（注：P1和 P2的值是永远不相等的）； 动液面高度用L2 表示。液面从静液面下降至动液面处的距离为L2－L1， 大致相当于P1－P2， 如图所示。这种关系可用下面公式表示： L2－L1＝P1－P2 K式中， L2－L1 ------- 给定排量下的压力降，英尺（公制时为m）； P1－P2 ------- 地面压力表的差值，磅/英尺2（公制时为Mpa）； null K --------- 常数，每英尺高度液体在每平凡英寸面积上所 产生的重量，磅/英寸2； 压头（英尺）＝磅/英尺2×2.31r（液体比重）压头(m)＝kg/cm2×10r（液体比重）注: ■ 常用K值如下（英制时）：淡水为0.43; 盐水为0.45～0.5; 400API 原油为0.36; ■ L1、P1、P2、r为已知值； null01002003004005006007008009001000DT 1000900800700600500400300200100地面排量L2－L1L2L1HP1P1P2L2－L1＝P1－P2井的生产率井的生产率P2H现场求油井产能简易计算图动液面静液面H＝L1＋100P1rH＝L2＋100P2rL2＝L1＋100（P1－P2）r用公制时：null 图中所给出的数据是测试排量为400桶/天时的压力降。从图中可以看出，当动液面降至1000英尺时，该井可能达到的最大的理论排量。 作该图时只用了两个测试点，便作出了压力降曲线。用几个不同的测试排量，可以获得更多的测试点，以便检查曲线的正确性（重合性）。null 2、机组选型设计计算 1）用于油井的计算方法 这里我们必须明白两个基本原则： a、任何厂家提供的潜油泵的排量和扬程数据，都是按泵送水条 件提供的。如果泵送介质变了（不是水），在计算泵的排量 和扬程时，应根据有关公式或有关图表或实验数据对排量和 扬程进行修正; b、同一套机组（同样的排量、同样的扬程）在泵水时的排量， 比泵高粘度原油或含水在30%～50%的原油时的排量大得多； 而比泵高粘度原油或含水在30%～50%的原油时的扬程（一般 情况下）小得多； null 用于油井的机组选型设计计算，一般分八大步骤 （略） 注：电潜泵机组选型设计计算的核心，是计算在要求的产量下 泵的扬程和电机功率。 2）用于水井的简易计算方法 N电机 ＝ Q×H×r8813×η 式中 N电机 ---------- 电机功率，kw； Q -------------- 泵排量，m3/日 H总 -------------- 泵总扬程，m； r --------------- 水比重； η泵 -------------- 泵的效率； 注：该公式也基本上适用于含水70%以上的油井机组的选型设计计算。 三）计算泵工作时的实际效率 三）计算泵工作时的实际效率 泵的名牌效率一般都比较高，但在现场实际应用中泵的有效功率到底有多大，泵运转得是否合理，可以通过计算泵的实际工作效率与泵的名牌效率进行比较来衡量。如果实际运转效率太低，应采取措施整改。 基本公式： η泵实际效率＝ N泵出N泵入 ---------------- （1）N泵入（kw）＝√3 ×V×i×COSφ×η电机效率1000 --------------- （2）N泵出（kw）＝Q×H总×r混102--------------- （3）式中 N泵出 ------------- 泵的输出功率，kw； N泵入 ------------- 泵的输入功率（即电机的输出功率），kw； null V -------------- 电机工作电压； I -------------- 电机工作电流； COSφ -------------- 电机功率因素； η电 --------------- 电机效率； r混 ---------------- 产液混合液比重（kg/m3）； H总 --------------- 泵的实际总扬程（m）； Q＝日产液量（kg）混合液比重（kg/m3 ）×86400例题： 某井下入雷达公司电潜泵，日产液量539吨，含水80/%，动液面高度 （H动）607m，井口压力1.1Mpa，套压2.1Mpa，工作电流49A，工作电压2000V，功率因素COSφ为0.70，电机效率η电为0.85，原油比重r油为863.4kg/m3，水比重r水为1000kg/m3。试计算电潜泵的实际工作效率是多少？ null 解： 1、计算泵的实际轴功率（即泵的实际输入功率） √3 ×2000×49×0.70×0.851000＝101 (kw) 2、计算泵的实际输出功率（即泵的有效功率） A、计算油井混合液的比重r混 r混＝r水×0.80＋(1－0.80)×r油 ＝1000×0.80＋0.20×863.4＝973 kg/m3 B、计算总扬程 H总＝H动＋H井口－H套＋H磨 式中：H动＝607m；H磨＝略；H井口＝1.1Mpa；H套＝2.1Mpa . N泵入＝H井口＝1020.973×1.1－2.1)＝－104m所以, H总＝607－104＋0＝503 mnull 注: ♥ 1Mpa＝9.87(物理)大气压 ♥ 1（物理）大气压＝1.0322()大气压 ♥ 1Mpa＝9.87×1.0322＝10.187(工程)大气压 ♥ 10m高水柱相当于1（ 工程）大气压 （水的比重按1.0计算) C、泵的实际输出功率 N泵出＝Q×H总×r混102＝102973×86400539000×503×973＝30.7kw 3、计算泵的实际效率 N泵出N泵入＝30.7101＝0.3039＝30.4%η泵实际效率＝null 四）现场计算机组的实际散热量和温升 公式：t（0F）＝泵实际输出功率×(1－泵实际效率)×0.707×60加仑/分×8.33×比重×比热 泵实际输出功率(马力) -------- 根据泵的实际排量Q、扬程H总和比 重r混算出（参考上述N泵出计算公式） 泵实际效率 --------- 泵运转时的实际效率，非名牌上的效率（参考 上述η泵实际效率计算公式） 比重 ------ 混合液的比重 比热 ------ 混合液的比热 例题： 某型泵在最高效率点时的排量为600桶/日（17.5加仑/分),压头为3000英尺,泵最高效率为60%，电机效率为0.83,混合液的比重为0.7938，混合液的比热为0.5。求该泵在最高效率点时的机组温升是多少？ null 注：此例题是求机组在最高效率点（名牌效率）工作状态下的温升。 但现场计算时，泵的实际效率往往低于泵的名牌效率，因此， 在现场计算机组的温升时，应先计算出泵的实际工作效率（参 考上述η泵实际效率计算公式），然后再根据公式计算机组温升。 解： 1） 计算泵的输出功率 N泵出＝17.5加仑/分×3000×0.79383960＝13.3 (马力)2)计算泵的输入功率(泵制动功率)N泵入＝N泵出0.6＝13.30.6＝22.2(马力)null 3) 计算电机的输入功率 N电入＝N泵入0.83＝22.20.83＝26.74(马力)4) 分析 很显然,给电机输入的26.74马力中,除了22.2马力之外,其余的 功率都以热的形式损失掉了。因此： N电损＝26.74－13.3＝13.44(马力)； 因为，1马力＝42.44英热单位/分； 因此，13.44马力×42.44英热单位/分＝570.4英热单位/分（即电机 每分钟损失的热量）； 电机的上述热量被流过电机而进入泵的液体带走。 null 17.5加仑/分×8.1磅/加仑＝142磅/分 注: 当液体的比重为0.7938时,每加仑液体重为8.1磅。 在这种情况下，每磅液体每分钟应带走的热量为： 570.4英热单位/分142磅/分＝4.02英热单位/磅温升＝△t＝4.020.5＝8.040Fnull 五）海洋平台电潜泵机组变压器的选型设计计算； A、基本原则： 　 １）合适足够的防爆、防雨／水性能（２３／Ｆ？）； 　 ２）容量能满足目前最小机组功率和今后可能的最大机组功率要求; 　 （多档。一般１２档基本够用） 　 ３）电压、电流的取值范围至少能基本上覆盖目前国内几大电潜泵 生产厂家的机组的电压、电流值； 　 B、变压器容量计算 KVA＝√3×V×i1000式中： KVA --------- 千伏安（视在功率） V --------- 电压，伏特 i --------- 电流（线性电流），安培公式：null 假设某平台在20年内，电潜泵的最小功率为35千瓦，最大功率 为130千瓦。在这种情况下，如何设计变压器的容量和电压档位？ 方法： 1）首先应根据最小功率35千瓦和最大功率130千瓦，查有关电潜泵 生产厂家的电机目录，圈定出符合这两种功率的最低/最高电压 范围和最小/最大电流值范围。 2）符合功率35千瓦的电机有：760v/43A；975V/34A；1230V/27A 970V/38A；693V/43A；-----； 符合功率130千瓦的电机有：1820V/63A；-----； null 电压档位设计（以某平台为例）因此，最低电压为693伏 ；最高电压为1820伏； 最小电流为27安培；最大电流为63安培； 注：千伏安和千瓦之间的关系 线电流感应电流电压①电流 （和电压同相位）②滞后电流 （滞后电压900）9000AIEKVA＝√3×V×i1000Kw＝√3×v×i×cos1000（视在功率）（实际功率）null 六）如何计算泵挂处的气液比(Vg/Vt)举例： 一、已知条件： 气体比重 ------------- 0.80 原油比重 ------------- 0.865 饱和压力 ------------ 1500磅/英寸2 泵挂处的温度--------- 1450F 预计泵沉没处压力 ---- 400磅/英寸2 预计产油量 ----------- 154桶/日 原油重度 ------------ 320API 预计产水量 ---------- 446桶/日 地面油气比 ---------- 225英尺3/桶 二、计算步骤 null 1、计算（地层条件下的）溶解油气比（RS）--- 英制单位 方法A： 可直接从有关地质资料上查得 RS 方法B： 应用公式计算： RS＝Yg×Pb18×10 ×0API101 0.83式中 RS --- 在地层条件下的溶解油气比 (英尺3/标准桶) Yg --- 气体比重 Pb --- 地层饱和压力 (磅/英寸2) T ---- （地层）井底温度 (0F) 上述计算出来的溶解油气比值，必须用下图的系数进行修正。此系数校正了井底流压低于饱和压力时的影响。0.00091T0.0125null 先计算地层饱和压力和泵挂处的压力之比值 泵处沉没压力地层饱和压力 比值＝0.266），然后再根据下图，查找在泵挂处压力下溶解油气比的 修正系数。此例中的修正系数fc＝0.52（即只相当于地层条件下天然气溶解度的52%）。 图 ，（此例题的null 因此，泵挂处的溶解油气比，即RS修＝RS×0.52； 根据已知油井数据，查有关地质资料或经过计算,得地层条件下的溶 解油气比 RS＝347标准英尺3/标准桶。所以，泵挂处的溶解油气比应为: RS修＝347×0.52＝180.44 (标准英尺3/标准桶) 注：也可直接用下面公式计算校正系数fc： fc＝0.629× PPb＋0.37式中 P ------ 泵入口压力，Mpa Pb ------ 地层饱和压力，Mpanull 2、计算泵挂处气体体积系数 Bg（泵挂处桶/标准千英尺3-- 英制单位） Bg＝5.05×Z×TP式中 Bg ----（泵挂处）气体体积系数， (泵挂处桶/标准千英尺3) Z ----- 气体压缩系数 (0.81～0.91) T -----（泵挂处）井底温度,0F, (460＋0F) P ------泵挂处的压力 (磅/英寸2) 将已知数据代入上述方程，得： Bg ＝5.05× ZTP＝5.05×0.85×(460＋145)400＝6.49(泵处桶/标准千英尺3)3、计算泵挂处的油体积系数B0 （泵挂处桶/标准桶，英制单位） B0＝0.972＋0.000147×F 1.175式中 F＝ RS修×YgY00.5＋1.25Tnull 将已知数据代入上述方程式，得 B0＝0.972＋0.000147×RS修×YgY00.5＋1.25T1.175＝0.972＋0.000147×180.44×0.800.5＋1.25×1450.8651.175＝1.121 (泵挂处桶/标准桶)4、计算泵入口处气体总体积 Vt（游离气和溶解气之合—英制单位） Vt＝ 日产油量（桶）× 油气比1000＝154×2251000＝34.66 千英尺3其中： ♥ 泵处溶解气气量＝ 日产油量（桶）×RS修1000＝154×180.441000＝27.78千英尺3注: 指地面气量。≈982m3null ♥ 泵处游离气气量＝34.66－27.78＝6.88 千英尺3 ♥ 泵挂处油体积 V0＝日产油量（桶）×B0 ＝154×1.121＝172桶 ♥ 泵挂处游离气的体积Vg (按体积系数Bg转换为桶数) ＝游离气量(千英尺)3×Bg ＝6.88×6.49＝45桶 ♥ 泵挂处水体积＝446桶 ♥ 泵挂处油、气、水总体积＝172＋45＋446＝663桶 ♥ 泵挂处游离气占泵入口处三相流总体积的百分率为： VgVt＝45663＝6.78% 从计算结果可以看出，要想日采出600桶产液量(油154桶，水 446桶），应选择排量为663桶的泵才能满足日产液600桶要求。 null 注1：对中等油气比的重原油，如果一时得不到某油田的实际RS、BG和 B0值，可用下面的简易方法计算RS、Bg和B0。其误差为5%～10%。 ● RS＝135＋0.25P 标准英尺3/标准桶 式中 P----- 泵沉没处压力，磅/英寸2 ● Bg＝2572P＝桶/标准千英尺 3 ● B0＝1.05＋0.0005Rs 其它具体计算方法同前。注2: 用公制单位直接计算时，计算公式为： RS＝0.1342Yg×10×Pb×100.0125 ×141.5Y0－131.5100.00091×(1.8t＋32)10.83null 式中 Yg ------- 气体比重 Y0 ------- 原油比重 Pb ------- 原油地层饱和压力，Mpa t -------- 泵挂处温度，0C Rs -------- 泵挂处溶解油气比（没修正前的），m3/m3 注：应根据：泵入口压力（Mpa）/地层饱和压力（Mpa）比值，查曲线图对Rs进行修正。 B0＝0.972＋0.000147×5.61Rs修×YgYo0.5 1.25×1.8t＋321.175式中 B0 ------- （泵挂处）原油体积系数， m3/m3 Yg -------- 气体比重 Yo -------- 原油比重 Rs修 ----- (泵入口处)根据Rs修正后的溶解油气比，m3/m3 t -------- （泵入口处）温度，0C ＋null Bg＝0.000378×ZP，m3/m3式中 Bg-------- （泵入口处）天然气体积系数, m3/m3 Z -------- 天然气压缩系数，0.81～0.91 t -------- （泵挂处）井底温度，0C P -------- 泵入口处压力，Mpat＋273最后，泵入口处的气液比（GLR）为： （1－fw）×（GOR－Rs修）× Bg（1－fw）× B0 ＋（1－fw）×（GOR－Rs修）× Bg＋fwGLR＝式中 fw ------ 含水率，小数 GOR ---- 地面油气比，m3/m3 Rs修 ---- 地层溶解油气比（Rs）的修正值 Bg ------ （泵入口处）天然气体积系数，m3/m3 null Bo ------- 泵入口处油体积系数，m3/m3 注：泵入口处的气液比是随流压的变化而变化的。为了随时掌握泵挂处 的气液比值，可以事先假设数个不同的泵入口压力值，并计算出相 应值下的、泵挂处数个不同气液比值。根此即可绘制出泵入口处气 液比与泵入口处的压力关系曲线图。如下图所示。 null 七) 其它 1、离心泵的排量取决于：转速、叶轮尺寸、出口压力和液体性质， 与泵的级数无关； 2、离心泵的扬程取决于：叶轮的圆周速度（H＝u2/g）和泵的级 数； 3、泵的扬程与所泵送的液体的比重无关; 比如，泵送比重为1.0的清水、比重为0.7的油、比重为1.2的 盐水和其它任何比重的液体时,其扬程都是一样的;但功率不同; 1000 （英尺）1000 （英尺）1000 （英尺）比重1.2比重1.0比重0.7520磅/英寸2433磅/英寸2303磅/英寸2泵泵泵null 4、额定电流不同的电机不能串联使用； 5、泵应在厂家所推荐的最佳范围内运转。 ♥ 若实际排量超过最佳排量范围上限，则上止推轴承加速磨损； ♥ 若实际排量超过最佳排量范围下限，则下止推轴承加速磨损； ♥ 偏离的越多，上止推轴承或下止推轴承磨损得越快； null null 6、一旦泵的型号和泵的级数定了之后，就意味着泵的最大扬程定了， 再增加多大的功率也不会增加泵的扬程； 7、如果电机在低于额定电压下工作，电机转速下降，电流上升，长此 下去，对电机寿命是非常不利的； 电机在稍微高于额定电压下长期工作，通常对电机不会有明显的影 响； 8、单流阀的作用： 1）防止停泵时油管内的赃物下沉而卡泵； 2）防止泵反转（反转时产生的电流可能烧坏电机和电缆、损坏传 动轴 3）若管柱上没有单流阀，当电机还在反转时，若有人重新启动电 机，这时机组很可能会损坏； null 9、气锁 如果井液中有大量的游离气存在，当游离气多到一定程度，进到 泵内的基本上都是气体时，泵就会抽空，这种现象叫气锁；发生 气锁时，泵即表现为欠载停机； 10、气穴 由于井液进入泵叶轮后，液体流速加快，同时压力降低，当压力 下降到泡点压力以下时，液体会汽化，在泵中形成气体段塞，当 气体段塞进入到叶轮的高压区时，气体段塞被压碎。此时，被压 碎的气体段塞产生巨大的能量而破坏叶轮。这种现象叫气穴。 （当油层泡点压力高时，容易产生这种现象）；