加强电潜泵机组现场日常管理.ppt

,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,目 录,一、建立操作性强的管理制度 A、巡回检查 B、定时计量/化验 C、发现问题及时分析，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,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,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,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,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、按规定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）,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,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,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,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,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；,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L2L1，大致相当于P1P2，如图所示。这种关系可用下面公式表示：,L2L1,P1P2,K,式中，L2L1-给定排量下的压力降，英尺（公制时为m）；P1P2-地面压力表的差值，磅/英尺2（公制时为Mpa）；,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22.31,r（液体比重）,压头(m),kg/cm210,r（液体比重）,注:,常用K值如下（英制时）：淡水为0.43;盐水为0.450.5;400API 原油为0.36;L1、P1、P2、r为已知值；,0,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,DT 1000,900,800,700,600,500,400,300,200,100,地面,排量,L2L1,L2,L1,H,P1,P1,P2,L2L1P1P2,井的生产率,井的生产率,P2,H,现场求油井产能简易计算图,动液面,静液面,HL1,100P1,r,HL2,100P2,r,L2L1,100（P1P2）,r,用公制时：,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）。,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；,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,QHr,8813,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；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,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：,泵实际效率,N泵出,N泵入,-（1）,N泵入（kw）,3 ViCOS电机效率,1000,-（2）,N泵出（kw）,QH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；,V-电机工作电压；I-电机工作电流；COS-电机功率因素；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COS为0.70，电机效率电为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？,解：1、计算泵的实际轴功率（即泵的实际输入功率）,3 2000490.700.85,1000,101(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(10.80)r油 10000.800.20863.4973 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,102,0.973,1.12.1)104m,所以,H总6071040503 m,注:1Mpa9.87(物理)大气压 1（物理）大气压1.0322(工程)大气压 1Mpa9.871.032210.187(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,QH总r混,102,102,97386400,539000,503973,30.7kw,3、计算泵的实际效率,N泵出,N泵入,30.7,101,0.303930.4%,泵实际效率,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)0.70760,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？,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30000.7938,3960,13.3(马力),2),计算泵的输入功率(泵制动功率),N泵入,N泵出,0.6,13.3,0.6,22.2(马力),3)计算电机的输入功率,N电入,N泵入,0.83,22.2,0.83,26.74(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26.7413.313.44(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。,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,4.02,0.5,8.040F,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：）合适足够的防爆、防雨水性能（？）；）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。一般档基本够用）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,3Vi,1000,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：,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；-；,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,电流（和电压同相位）,滞后电流（滞后电压900）,900,0,A,I,E,KVA,3,Vi,1000,Kw,3,vicos,1000,（视在功率）,（实际功率）,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,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：,RSYg,Pb,18,10 0API,10,1,0.83,式中 RS-在地层条件下的溶解油气比(标准英尺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。,0.00091T,0.0125,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fc0.52（即只相当于地层条件下天然气溶解度的52%）。,图,，（此例题的,因此，泵挂处的溶解油气比，即RS修RS0.52；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 RS347标准英尺3/标准桶。所以，泵挂处的溶解油气比应为:RS修3470.52180.44(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：fc0.629,P,Pb,0.37,式中 P-泵入口压力，Mpa Pb-地层饱和压力，Mpa,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）Bg5.05,ZT,P,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(0.810.91)T-（泵挂处）井底温度,0F,(4600F)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,ZT,P,5.05,0.85(460145),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）B00.9720.000147F,1.175,式中 F RS修,Yg,Y0,0.5,1.25T,将已知数据代入上述方程式，得,B00.9720.000147,RS修,Yg,Y0,0.5,1.25T,1.175,0.9720.000147,180.44,0.80,0.5,1.25145,0.865,1.175,1.121(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,1000,154225,1000,34.66 千英尺3,其中：泵处溶解气气量,日产油量（桶）RS修,1000,154180.44,1000,27.78千英尺3,注:指地面气量。982m3,泵处游离气气量34.6627.786.88 千英尺3 泵挂处油体积 V0日产油量（桶）B0 1541.121172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)3Bg 6.886.4945桶 泵挂处水体积446桶 泵挂处油、气、水总体积17245446663桶 泵挂处游离气占泵入口处三相流总体积的百分率为：,Vg,Vt,45,663,6.78%,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。,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%。RS1350.25P 标准英尺3/标准桶 式中 P-泵沉没处压力，磅/英寸2 Bg,2572,P,桶/标准千英尺,3,B01.050.0005Rs,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：RS0.1342Yg,10Pb,10,0.0125,141.5,Y0,131.5,10,0.00091(1.8t32),1,0.83,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。,B00.9720.000147,5.61Rs修,Yg,Yo,0.5,1.25,1.8t32,1.175,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,Bg0.000378,Z,P,，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，0.810.91 t-（泵挂处）井底温度，0C P-泵入口处压力，Mpa,t273,最后，泵入口处的气液比（GLR）为：,（1fw）（GORRs修）Bg,（1fw）B0（1fw）（GORRs修）Bgfw,GLR,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,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。,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（Hu2/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0.7,520磅/英寸2,433磅/英寸2,303磅/英寸2,泵,泵,泵,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；,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；,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）；,