1、 收 稿 日 期 2006 03 06作 者 简 介 钱 钦 (1969 ) , 男 , 1990 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 。提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 的 优 化 设 计钱 钦 , 薛 晶 , 郑 勇 , 廖 文 山 (胜 利 油 田 有 限 公 司 桩 西 采 油 厂 , 山 东 东 营 257237)摘 要 针 对 电 潜 泵 采 油 井 耗 电 量 高 、 系 统 效 率 低 的 问 题 , 从 电 潜 泵 井 产 液 量 、 动 液 面 、 配 套 电 机 功 率
2、、电 泵 扬 程 、 下 泵 深 度 等 参 数 入 手 , 研 究 了 电 泵 井 系 统 各 部 分 功 率 损 失 和 系 统 效 率 问 题 , 并 应 用 电 潜 泵 采油 系 统 优 化 设 计 软 件 对 18 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 14135 % , 吨 液百 米 耗 电 降 低 11098kW h。关 键 词 电 潜 泵 ; 采 油 ; 功 率 ; 系 统 效 率 ; 优 化 设 计中 图 分 类 号 TE357146 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1000 9752 (2006)
3、 04 0134 02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 田得 到 广 泛 应 用 1 4 , 在 油 田 增 油 上 产 方 面 发 挥 了 巨 大 的 作 用 。 但 电 泵 井 系 统 效 率 低 、 耗 电 量 高 。 如 何 提高 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 , 降 低 电 潜 泵 采 油 井 耗 电 量 , 使 电 潜 泵 在 最 佳 经 济 区 运 行 , 已 成 为 当 前 降 低 电 潜泵 采 油 成 本 的 一 条 重 要 途 径 。
4、因 此 , 研 究 电 泵 井 各 部 分 功 率 损 失 和 系 统 效 率 对 于 提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效率 和 节 能 降 耗 具 有 重 要 意 义 。1 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 现 状 与 分 析可 将 电 潜 泵 采 油 系 统 消 耗 的 总 功 率 分 为 井 下 潜 油 电 机 输 入 功 率 、 中 间 电 缆 功 率 损 失 和 地 面 设 备 功 率损 失 3 部 分 。 潜 油 电 机 是 动 力 源 , 是 电 潜 泵 采 油 系 统 的 主 要 能 耗 点 , 占 总 功 率 的 80 %以 上 。 因 此 , 为便 于 分 析 电 泵
5、 井 的 井 下 功 率 损 耗 , 将 电 泵 井 系 统 功 率 划 分 为 4 个 部 分 : 电 潜 泵 采 油 系 统 举 升 液 体 所 消耗 的 水 功 率 (即 有 效 功 率 ) ; 油 管 压 头 损 失 功 率 ; 潜 油 电 机 本 身 的 功 率 损 失 ; 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 34 口 , 开 井 33 口 , 日 产 液 10054t , 日 产 油 38417t , 综 合 含 水9612 % , 电 潜 泵 排 量 以 200 300m3 / d 为 主 。 为 便 于
6、 分 析 电 泵 井 各 运 行 参 数 与 系 统 效 率 的 关 系 , 找 出 提高 电 泵 井 采 油 系 统 效 率 和 节 能 降 耗 的 潜 力 点 , 应 用 所 引 进 的 “ 电 潜 泵 采 油 系 统 优 化 设 计 软 件 ” , 对 目 前正 在 生 产 的 33 口 电 泵 井 进 行 了 计 算 , 平 均 系 统 效 率 只 有 16186 % , 平 均 有 效 功 率 只 有 131491kW , 而 平均 输 入 功 率 高 达 801018kW。 由 表 1 可 知 , 系 统 效 率 小 于 10 %的 有 8 口 井 , 平 均 系 统 效 率 只
7、有 5103 % ,有 效 功 率 只 有 4111kW ; 系 统 效 率 大 于 30 %小 于 40 %只 有 4 口 , 平 均 系 统 效 率 341706 % ; 系 统 效 率 大于 40 %只 有 1 口 , 采 用 的 是 小 功 率 低 扬 程 电 泵 机 组 , 平 均 系 统 效 率 高 达 45147 %。 因 此 , 输 入 功 率 高 和有 效 功 率 低 是 造 成 电 泵 井 系 统 效 率 低 的 最 根 本 原 因 。表 1 电 泵 井 系 统 各 部 分 功 率 及 效 率 统 计 表系 统 效 率 范 围 / %井 数/ 口泵 深/ m沉 没 度/ m
8、泵 吸 入 口压 力 / MPa日 产 液/ t有 效 扬 程/ m有 效 功 率/ kW扬 程/ m扬 程 有 效扬 程 / m输 入 功 率/ kW系 统 效 率/ %40 1 55512 2021 2 21 337 33617 50019 171 364 800 29911 381 187 45147由 表 1 可 知 , 33 口 电 泵 井 平 均 有 效 扬 程 46317m , 而 平 均 电 泵 扬 程 高 达 1277m , 有 效 扬 程 与 电 泵 扬431 石 油 天 然 气 学 报(江 汉 石 油 学 院 学 报 ) 2006 年 8 月 第 28 卷 第 4 期Jo
9、urnal of Oil and Gas Technology (J1J PI) Aug12006 Vol128 No14程 的 差 值 为 81313m。 其 中 , 系 统 效 率 低 于 10 %的 8 口 井 平 均 电 泵 扬 程 比 有 效 扬 程 高 出 115618m , 平 均输 入 功 率 高 达 81174kW ; 系 统 效 率 大 于 20 %的 10 口 , 平 均 电 泵 扬 程 比 有 效 扬 程 高 出 44111m , 平 均 输入 功 率 为 75128kW。 因 此 , 电 泵 扬 程 远 大 于 有 效 扬 程 是 造 成 输 入 功 率 高 和 系
10、统 效 率 低 的 最 关 键 因 素 。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 系统 效 率 的 重 要 途 径 。从 33 口 电 泵 井 的 有 效 扬 程 、 有 效 功 率 和 系 统 效 率 曲 线 来 看 , 有 效 扬 程 大 的 井 , 其 有 效 功 率 和 系 统效 率 也 相 应 的 要 高 。 因 此 , 在 地 层 静 压 一 定 的 情 况 下 , 确 定 合 理 的 提 液 量 和 合 理 的 下 泵 深 度 、 增 加 提 液
11、量 和 有 效 扬 程 是 提 高 系 统 效 率 主 要 途 径 。当 然 , 造 成 电 泵 井 系 统 效 率 低 的 原 因 除 以 上 几 种 主 要 原 因 外 , 还 与 井 口 压 力 、 电 机 工 作 电 压 、 动 力电 缆 损 失 等 多 种 因 素 有 关 , 是 多 种 因 素 相 互 作 用 、 相 互 影 响 的 结 果 。 因 此 , 为 提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效率 , 降 低 耗 电 量 , 系 统 研 究 各 运 行 参 数 的 相 互 关 系 , 优 化 各 运 行 参 数 , 建 立 合 理 的 供 排 关 系 是 提 高 电 潜泵 采
12、油 系 统 效 率 、 节 能 降 耗 的 根 本 途 径 。2 提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 优 化 设 计为 达 到 提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 的 目 的 , 根 据 提 高 有 效 功 率 和 降 低 输 入 功 率 的 原 则 , 编 制 了 电 潜 泵采 油 系 统 优 化 设 计 软 件 , 主 要 优 化 设 计 步 骤 如 下 : 根 据 地 层 压 力 、 区 块 开 发 特 点 , 确 定 合 理 的 提 液量 ; 根 据 确 定 的 目 标 提 液 量 , 以 泵 吸 入 口 压 力 为 控 制 参 数 , 计 算 下 泵 深 度 ; 选
13、择 合 理 的 油 管 内 径 ; 计 算 举 升 目 标 产 液 量 下 所 需 要 的 有 效 举 升 高 度 和 油 管 压 头 损 失 高 度 , 并 确 定 电 泵 井 在 设 计 井 口 压 力 条件 下 举 升 目 标 提 液 量 所 需 要 的 有 效 扬 程 ; 根 据 举 升 目 标 提 液 量 所 需 要 的 有 效 扬 程 , 在 电 潜 泵 系 列 中 优选 吻 合 程 度 最 高 的 电 潜 泵 扬 程 ; 结 合 泵 特 性 曲 线 , 选 择 合 理 排 量 的 电 潜 泵 ; 计 算 举 升 目 标 提 液 量 所需 要 的 有 效 功 率 ; 计 算 所 需
14、 要 的 潜 油 电 机 功 率 , 结 合 井 况 , 在 潜 油 电 机 系 列 中 优 选 吻 合 程 度 最 高 的 潜油 电 机 功 率 。表 2 18 口 检 泵 井 优 化 效 果 对 比 表内 容 泵 深/ m 日 产液 / t 泵 吸 入 压力 / MPa 有 效 功率 / kW 输 入 功率 / kW 油 管 损 失功 率 / kW 有 效 扬程 / m 扬 程/ m 电 机 功 率/ kW 泵 效/ % 系 统 效 率/ % 日 耗 电/ kW h 吨 液 百 米耗 电 / kW h优 化 值 45013 3601 5 31154 121655 351 56 01 62
15、32714 32913 341 8 471 45 351 59 92913 01831实 施 值 45116 3631 6 31401 121237 441 07 21 19 34615 522 481 4 371 03 271 77 116411 11075实 施 值 优 化 值 113 31 1 01247 - 01418 81 51 11 57 1911 19217 131 6 - 101 4 - 71 82 23418 01244应 用 所 编 制 的 软 件 对 桩 西 采 油 厂 18 口 检 泵 的 电 潜 泵 采 油 井 进 行 了 设 计 , 设 计 结 果 见 表 2。 由
16、 表 2可 知 , 优 化 后 , 平 均 单 井 系 统 效 率 35159 %、 泵 效 47145 %、 日 耗 电 92913kW h , 实 施 后 平 均 单 井 系统 效 率 27177 % , 泵 效 37103 % , 日 耗 电 116411kW h , 系 统 效 率 和 泵 效 分 别 比 优 化 值 低 7182 %和1014 %。3 结 语提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 具 有 较 大 的 潜 力 , 根 据 桩 西 采 油 厂 电 泵 井 实 施 效 果 来 看 , 系 统 效 率 每 提 高1 % , 单 井 日 节 电 量 79kW h。 目 前
17、胜 利 油 田 共 有 电 泵 井 1285 口 , 实 施 该 技 术 后 , 按 系 统 效 率 提 高10 %计 算 , 则 日 节 电 量 10115 104 kW h , 年 节 电 费 16808 万 元 。 因 此 , 提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 技术 具 有 较 广 泛 的 推 广 应 用 前 景 。参 考 文 献 1 周 吉 弟 , 黄 盛 林 , 殷 德 政 1 潜 油 电 动 离 心 泵 采 油 M 1 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 19921 2 何 百 平 , 王 晓 屏 , 孙 学 龙 等 1 潜 油 电 潜 泵 采 油 技 术 译 文 集 M 1 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 19931 3 邓 辉 , 李 洪 源 , 唐 伟 1 选 用 高 压 潜 油 电 动 机 改 善 电 泵 系 统 性 能 J 1 油 气 田 地 面 工 程 , 1999 , 18 (3) : 17 181 4 黄 晓 , 石 步 乾 , 范 喜 群 1 电 泵 井 优 化 设 计 及 工 况 诊 断 技 术 的 应 用 J 1 钻 采 工 艺 , 2000 , 23 (6) : 87 891编 辑 萧 雨531第 28 卷 第 4 期 钱 钦 等 : 提 高 电 潜 泵 采 油 系 统 效 率 的 优 化 设 计
