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1、 电潜泵技术简介 加强电泵技术管理 提高机组运行综合效益 中海油天津分公司生产部/中海油服公司 2004年3月 目 录 A、管理部分 一、建立操作性强的管理制度 1、巡回检查 2、定时计量/化验 3、发现问题及时分析，及时处理 4、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 B、技术部分 一、潜油电泵机组概述 1、潜油泵机组井下工作管柱简图 2、潜油电机主要结构、工作原理和电性能测试 3、保护器的工作原理和主要功能 4、潜油泵主要结构、工作原理及有关的基本概念 5、分离器的主要结构和工作原理
2、 6、变压器的选型设计计算 二、电潜泵机组的选型设计计算 1、油井产能计算 a、PI法（即生产指数法；适用于流压高于饱和压力） b、IPR法 (适用于流压低于适用于流压) C、现场简易计算法（适用于流压高于饱和压力） 2、机组选型设计计算 a、用于水井的计算方法 b、稠油井电潜泵选型计算8大步骤 c、计算泵挂处的气液比（Vg/Vt） 三、计算泵工作时的实际效率 四、计算电机的实际散热和温升 五、电潜泵井工况分析举例 六、海上油田机采方式发展趋势 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
3、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 A、管理部分 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、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 马达额定参数安装时间： 功率：电压 ：电流：制造厂家： 泵额定参数安装时间： 型号：级数：单级扬 程： 排量：制造厂家： 电缆数据 规格/型号：长度：耐温： 变压器 规格/型号：初级电压 ：次级电压 范围：制造厂家： 备注： 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
5、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
6、）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
7、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 B、技术部分 一、电潜泵机组概述 1、潜油泵机组工作管柱简图 变压器 电控柜 接线盒 井口 动力电缆 安全阀 电缆封隔器 电缆穿透器 生产油管 泵 油气分离器 保护器 潜
8、油电机 控制管线 防气阀 卸油阀 单流阀 油层 套管 2、潜油电机主要结构、工作原理和电性能测试 潜油电机为两级、细长式、三相鼠笼式异步电动机。它主要由定 子、转子轴承构成。 根据客户功率要求，潜油电机由数个这种功率相同的细长式、三相 鼠笼式异步电动机串联而成（单节），单节最大长度可达10米。更 大功率的电机可以由几个单节电机串联组成。 定子的铁心中均匀分布三相绕组，绕组为电机提供旋转磁场；当绕 组接通交流电时，根据左手定则，转子为电机提供电磁转矩。 1 潜油电机定子绕组 轴承全部为滑动轴承。其中一个为止推滑动轴承，承载转子的 重量；其余的为径向滑动轴承，起扶正转子的作用； 电机内部充满绝缘性
9、能很高的润滑油，在电机中起绝缘、润滑和 转递热量作用。 根据客户的温度要求，目前国内潜油电机主要分900C、1200C和1500C 三种； 定子的绝缘结 构分绝缘漆（清漆）和环氧树脂两种；两种形式各有优 缺 点； 满负荷时电机的功率因数和效率比轻负荷时高； 电机的效率稍微提高一些，如果电机数量大的话，即可为用户节约 大 量的电费； 效率 输入功率 功率因数 OA OI 输出功率 o I A E 线电流 感应电流 （电压） （迟后电压的）滞后电流 （和电压同相位的）有效电流 900 （实测值） 铠皮 K 兆欧表 A B C A相- 铠皮 B相- 铠皮 C相- 铠皮 1000兆欧 下井前应对电缆进
10、行下列两种电性能测量 1、对地绝缘阻值测量 2、测量相间直阻值 A B C A-B B-C C-A 万用表 标准值 天津：2.03.0 欧姆 森垂: 2.02.2 欧姆 雷达: 1.82.2 欧姆 三相间的阻值不平衡度2% 三次测得的平均值最小值(或最大值) 最小值(或最大值) 2% K A B C A相-外壳500兆欧 B相- 外壳500兆欧 C相- 外壳500兆欧 注: 测完后要立即放电。 下井前应对电机进行下列电性能测试 1、对电机进行对地绝缘阻值测量 2、对电机进行相间直阻测量 B C 标准值 天津：1.72.0欧姆 森垂:0.91.0欧姆 雷达:0.91.0欧姆 三相间直阻值不平衡度
11、2% 三次的平均值最小值(最大值) 最下值(或最大值) A-B B-C C-A A 外壳 外壳 兆欧表 万能表 实际操作过程 中，测一相即 可。 2% 3、保护器的工作原理和主要功能 1、连接泵和电机； 2、承担电机的部分轴向负荷（带一个止推轴承）； 3、为电机的动力端提供密封功能，防止井液进入电机内造成 绕组短路，并保持电机内的压力和井内的压力系统想连通； 4、补偿电机升温后电机油体积的膨胀； 关键作用 典型保护器密封示意图 典型的（其中一道）机械密封 4、潜油泵主要结构、工作原理及有关基本概念 潜油泵是由多个单级离心泵串联而成。每一级由一个转动的叶轮和 一 个固定的导轮（壳）组成；叶轮内的
12、油液随着叶轮的旋转而旋转， 以 实现压 能的转换。导轮的主要作用是在转换液体压能的同时，把部 分 高速动能变成低速（举升）能量（势能）； 泵的叶轮分“浮式”叶轮和“固定”式两种。 浮式叶轮多用于中小排量 泵；固定式叶轮一般用于大排量泵； 典型的全浮式泵示意图 典型的半浮式泵示意图 浮式泵平衡原理 叶轮 （随轴转动） 导壳（固定） 平衡孔 上轴承 下轴承 排量曲线图 排量对轴承的影响 有关泵的一些基本概念： 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
13、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） 比重1.2比重1.0比重0.7 520磅/英寸2433磅/英寸2303磅/英寸2 泵泵泵 1000 （英尺） 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
14、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
15、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）； 5、旋转分离器的主要结构和工作原理 a、主要结构 主要由上下接头、分离腔、分流壳、轴、导向轮、导轮、叶轮和 诱导叶轮等组成。 b、工作原理 首先诱导叶轮将油气引入低压吸入叶轮区，然后，低压吸入叶轮 使油气混合液获得稳定的压头。叶轮的高速旋转使混合液的流向经过 导向轮后，由径向流变为轴向流进入分离腔。混合液在高速旋转分离 腔内做匀速圆周运动。由于离心力原理，比重大的液体甩
16、向外围，比 重轻的气体则聚集于轴心附近。被甩向外围的液体，经分流壳进入泵 的第一级；气体则经过分流壳的分叉流道、再经过上接头放气孔进入 油套环空。 1 上接头 分流壳（不转） 分流腔（转） 轴（转） 导向轮（转） 导轮（不转） 诱导叶轮（转） 下接头 叶轮（转） 旋转气体分离器工作原理 油气水混合液 油和水进入上面泵 气体进入套管环空 6、海洋平台电潜泵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（防护等级IP23，绝缘等级F） ）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1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 生产厂家机组的电压、电流值； B、变压器容量计算 KVA 3Vi 1000 式中： KVA - 千伏
