浅析潜油电泵设备系统效率的提升

2021-04-03唐颖马艳超

中国设备工程 2021年18期

唐颖，马艳超

（大庆油田装备制造集团力神泵业公司作业分公司，黑龙江大庆 163000）

随着我国对油田的深度开发，涉及的设备种类越来越多样化，不少设备在油田开发中都发挥着重要的作用，潜油电泵就是其中一种，它具有极强的应用优势，有着高扬程和大排量的特点，基于潜油电泵的使用特性，在进行应用过程中，我们需要做好相关参数的优化，选择合适的潜油电泵，如果电泵选择不合理，那么就有可能导致潜油电泵运行效率不高，出现各种各样的运行问题，所以要做好对潜油电泵的管理工作。为了潜油电泵能够更好地应用于油田开发中，我们可以进一步优化其运行效率，保障电泵运行的稳定性。

1 潜油电泵系统效率分析

潜油电泵的组成成分较为复杂，主要包括潜油多级离心泵、油气分离器、保护器和潜油电机等，不同的设备其应用优势不同，具有分化性的特点，在潜油电泵运行过程中，这些设备会跟随电泵进入油管逐渐下潜到井内，推动电泵下潜的动力主要是电能，这些电能主要由上端传输到下端。控制柜内部输出的电压具有流动性，会经过潜油电缆直达潜油电机中，潜油电机发动过程中，井液压力会逐渐增高，受潜油泵的作用呈一个上升的趋势，在叶轮和导壳的作用下完成输送目的，当达到规定的压力标准后，井液就会上升到一定的平面高度，在传输导线的作用下进入下一个集输系统。从某种程度上来说，潜油电泵系统运行的过程就相当于能量转化和传递的一个过程，在能量转化和传递的过程中，总有一部分能量是会损失的，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。我们可以通过构建能量数学模型进行分析，当机械效率逐渐上升，那么，潜油电泵产生的能耗就越低，相应的系统效率就越高，在扬程固定的情况下，系统效率会随着下潜深度的降低而提升，主要原因在于所受阻力减小，从整体情况来看，影响潜油电泵设备系统效率的因素是比较多的，单一参数对系统效率的影响是有一定局限性的，我们不能局限于对单一参数的考虑，要综合分析各个参数对系统效率的影响程度。

2 系统效率低的原因分析

2.1 选井和选泵参数优化设计问题

油田开发过程中涉及的内容比较多，特别是在开展井下工作的时候，我们需要对油井情况进行全面的分析，如果没有收集到完整的油井资料，那么油井中涉及的参数数据都是需要花费一定时间成本去收集的，包括油井含气量、含砂量、静压、流压等，这些都是需要专业人员使用设备进行检测评估的，少了任何一项数据，或者数据收集不完整，都会使得参数优化不够全面，缺乏时效性，并不能很好地为后期开发方案的制定提供很好的参考依据，有着较大的局限性。从目前的潜油电泵设计情况来看，对于油井方面的规划主要是根据生产条件和开采需求进行调控的，在各个过程中存在一定的不确定性，主要表现在无法准备掌握油井内部各项参数变化，可能就会导致一系列问题的发生，比如，选泵配泵无法满足运行需求，不能符合生产标准，运行起来系统效率比较低。

2.2 潜油电泵库存影响

在油田开发过程中，涉及的油井数量比较多，不同的油井其内部情况不同，采用的生产方式也存在一定的差异性。从油井层面分析来看，更多的可以体现在电泵库存方面，基于油井数量的多样化，电泵库存无法满足所有的油井都能有对于排量和扬程的电泵，在具体的应用过程中，我们可以对潜油电泵进行全面的分析，通过分析可以发现，潜油电泵的参数都是固定的，我们主要是基于参数变化的基础上选择排量和扬程都较为合适的泵，受多方面因素的影响，生产过程中电泵参数与实际预期标准可能会出现较大的误差，这种误差是不可逆的，所以会在一定程度上降低系统的运行效率。

2.3 气体、黏性液体和出砂结垢影响

在对油井进行操作的过程中，内部会产生大量的气体，这些气体会影响排量的输送，部分排量受气体的挤压会降低产液量和泵效，使得系统效率得不到提升。除此之外，在流动液面的驱动测试过程中，受气体流动会存在一定的干扰影响，这些气体会导致最终的测试结果出现误差，影响结果的准确性，无法获取准确的举升高度，延伸后果就是系统效率受到影响。还有就是有的油井内部存在的乳化情况比较严重，液体在流道内的流通存在较大的阻力，这些阻力就会降低电泵机械效率，使得机械能耗增加，系统运行效率降低。对于出砂和结垢来说，主要影响在于堵塞流道，当流道被堵塞后，潜油电泵就无法正常运行，工作状态被强制改变，排量和额定扬程受到影响，使得系统效率降低。

3 潜油电泵设备系统效率的提升措施分析

从上面的分析我们可以看出，影响潜油电泵设备系统效率的因素是多方面的，针对多种影响因素，我们要采取合适的管控措施进行解决。油藏部门要做好地面数据监测工作，安装好地面监测装置和井下测压装置，这些装置可以对油井内部参数进行全方面的监测，根据动态波动幅度提前整理有效数据，然后再依据数据绘制单井IPR曲线，这种曲线具有可视化的特点，能够直观地看出流压和产液量的变化情况，根据曲线变化选择合适的排量、扬程和下泵深度，最大程度上契合油井内部参数变化情况，使潜油电能能够更好地操作运行。在具有的生产过程中，我们要保持一个持续监测的状态，保证潜油电泵处于一个稳定运行的状态，使潜油电泵能够高效率、长周期、高产量的运行。在油井的内部管理中，包括对转电泵油井和检泵井的管理，我们需要合理调控油压和流压的变化情况，在保证液面深度合理的情况下确定好扬程参数，在配液基础上选择大小合理的排量，在具有的生产过程中要保证沉没度合理，总而言之，要从多个方面优化潜油电泵的运行参数，从而有效提高潜油电泵设备系统系列。

在潜油电泵设备运行过程中，存在很多不可控因素，这些因素在一定程度上影响着潜油电泵设备系统效率，如果想降低设备的摩阻损耗，我们可以选择高效分离器，高效分离器可以有效降低气体对潜油电泵的影响，具有较好的应用优势，对于水平液面的调控，我们可以适当加大入液比例，从而提升潜油电泵的运行效率，还有就是通过应用大流到电泵，使叶轮作用于电泵涂层，在叶轮转动力的推动下，有效促进潜油电泵设备系统效率的提升。基于叶轮的转动特性，普通叶轮在转动的过程中，会有一个抽吸作用，从而形成一个较低的轴面流速，流速的推动会产生一定的摩阻，摩阻的出现会增加系统能耗，降低系统运行效率，而大流道电泵内部面积比较大，可以有效增加流道面积，我们在对叶轮表面进行处理，可以有效缓解降低结垢带来的影响，结垢减少，摩阻就会降低，从而系统效率就会得到有效的提升。在潜油电泵系统功率的计算中，电缆损耗占据了很大一部分，所以在选择电机的时候，要对电缆损耗率进行全面的考虑，如果是在同一功率下，不同电机所表现的电流损耗也是有所区别的，功率相同，运行电流会随着电压的增加而逐渐降低，相对应的就是电缆能耗降低，电缆能耗降低说明这种电机的节能效果比较好，对于潜油电泵设备系统效率的提升也有一定的作用。在选择变频调速装置的时候，要合理调控装置的供排关系，变频调速装置具有一定的连接性质，能够与其他装置相连接从而达到一个连控的目的，比如，与电机进行连接，可以对电价转速进行控制调节，从而实现对多级离心泵的时效控制，保证潜油电泵运行性能能够完全匹配于油井的生产能力。