油电泵机组范文（精选10篇）
油电泵机组 第1篇
潜油电泵机组失效分析基本原则
潜油电泵机组中零部件的失效过程具有不可逆性、有序性、不稳定性和积累性等特征,引起失效的原因具有如下特点:
(1)必要性。即任何构件失效的累计损伤过程,都不是自发的,而是有原因的。
(2)多样性和相关性。构件失效过程常常是由多个相关环节事件发展演变而成的,瞬时造成的失效后果往往是多环节原因失败而引起的。
(3)可变性。有些原因在失效过程中的影响力可能发生变化,有些原因在失效过程中可能存在随机性和不连续性,原因之间也可能有交互作用。
(4)偶然性。引起失效的原因出现概率很小。
鉴于上述情况,失效分析不是简单的从果求因过程,是一个复杂的分析过程。本论文进行失效分析的基本思路是:
(1)坚持整体观念原则,把机组和环境作为一个系统来考虑;尽可能大胆设想机组的失效可能发生哪些问题,环境条件可能诱发失效发生哪些问题,人为因素有可能使失效件产生哪些问题,应逐个列出失效因素和由其所导致的失效结果,并逐个核对排查,从整体考虑列出重要因素。
(2)坚持统计分析原则,从统计观点出发选择多个失效件来研究,而不是选择一个具体失效件进行分析,对于那些由特殊原因引起的失效件(如金属存在初始缺陷)不作为分析对象;只有通过多个失效件的失效分析,才能分析和评价出零部件失效的共性原因,便于改进和控制零部件的失效。
(3)坚持立体性原则,应用系统工程中的“三维结构方法”来综合分析机组的失效零部件;逻辑维是从机组到零部件的设计、材料选择、加工制造、装配和储运、井下使用条件来分析失效,时间维是按分析程序的先后开展调查、数据统计、观测或检测、试验或模拟直至结论,知识维是全面应用失效分析知识、可靠性工程、潜油电泵设计与制造技术、采油工程等相关领域的知识进行失效分析。
(4)坚持信息异常论原则,失效过程必然出现一系列异常变化、异常现象、异常结果、异常事件和异常因素,这些异常信息是机组系统和零部件失效的客观反映,应尽可能全面捕捉和掌握这些异常信息,据此进行失效分析。
(5)在上述4个原则的指导下,从机组系统出发,选择不同时间段、不同使用环境、不同类型的多个失效件为分析对象,采用系统工程中的“故障树分析法”(FTA)来进行机组系统零部件失效分析。
潜油电泵机组可靠性试验数据统计表设计
潜油电泵机组系统主要由电机、保护器、分离器、电泵、连接螺栓、电缆等部件组成,它在井下工作时,处于一定温度、压力和复杂介质环境中,要对机组系统进行模拟试验十分困难,需要大量的人力和物力,而且试验时间也相当长。为此,本论文研究主要依靠现场应用来获得可靠性分析所需数据,由于现场应用是一个边投入边失效的试验,而且应用条件不可能完全相同。因此,这种应用是一个可靠性定时截尾试验,样本的数量也相当大,试验数据统计表包含内容多、设计复杂,需要做细致和大量工作。在可靠性试验数据统计表设计过程中,共分三大类表,其中第一类统计表主要针对电泵机组系统和部件故障进行统计,其目的是分析整个系统的薄弱环节和易失效部件所占比例分布情况;第二类统计表主要对易失效零件的失效模式进行统计,其目的是分析易失效零部件的失效模式所占比例分布情况;第三类统计表主要对易失效零件的底事件或主要因素进行统计,其目的是分析各种底事件对部件失效的影响程度。依据这些表格对大庆力神泵业公司的电泵机组使用、设计、加工制造等主要环节因素进行了统计,为进一步开展失效分析奠定了基础。
潜油电泵机组可靠性试验数据处理方法
根据电泵机组系统在油田中的使用情况,可进行定时截尾寿命试验数据统计。在完成大样本数据统计的基础上,按照无参数统计分析和有参数分布类型统计分析方法进行数据处理[4]。主要包括正态分布分析方法、威布尔分布分析方法等。
潜油电泵机组失效分析软件结构与主要界面
根据上述理论方法,建立图1所示软件EPSRAS.EXE的结构和框图。在该框图的基础上,编制开发了潜油电泵机组失效分析专用软件,该软件的主要界面如图2~图6所示。主界面包含了5个菜单项,其中:“数据采集”菜单包括了系统失效数据、零件失效数据、失效件底事件、存储条件数据、使用环境数据功能项;“无参数数据处理”菜单包括系统数据处理、零件数据处理、底事件数据处理功能项,其主要功能是直接根据可靠性试验数据,分析评价随机变量的技术指标;“有参数分布类型数据处理”菜单包括10个功能项:寿命分布分析、化学成分、机械性能、加工与质量、金项组织、几何尺寸、连接尺寸与公差、装配与精度、储运参数分析、环境因素分析,其主要功能是用分布函数描述随机现象的统计规律。
潜油电泵机组失效分析软件应用情况
该软件在大庆力神泵业公司得到应用,通过近5年的数据分析和处理,得到如下结论和认识。
(1)经无参数分析与评价,得到机组主要部件和零部件的可靠度和故障率,其中保修期(1年)内机组部件可靠度分别为电机0.896、保护器0.938、分离器0.967、电泵0.946、连接螺栓0.999、电缆与接头0.959,显然可靠度比较低的前3个部件依此是电机、保护器和电泵;电机保修期(1年)内可靠度比较低的前3个零件分别为扶正轴承0.959、普通止推轴承0.989、电机轴0.996;电泵保修期(1年)内可靠度比较低的前3个零件分别为叶轮0.962、泵轴0.980、顶部轴承体总成0.993。
(2)从无参数统计分析、有参数分布类型统计分析、失效件形貌三个方面对泵轴、叶导壳、扶正轴承、连接螺栓进行失效分析与评价,失效零件的寿命均服从威布尔分布。泵轴、叶导壳、扶正轴承的主要失效模式是磨损,分别占整个失效件的72.6%、98.93%和83.8%,连接螺栓的主要失效模式是磨损断裂,占整个失效件的100%。
(3)根据可靠性试验数据处理方法,结合电泵机组统计数据,建立了无参数统计处理方法和有参数分布类型统计处理方法,可以得到机组和易失效零部件的可靠性指标和各种概率参数,并在PC机上开发了Epsras.exe软件,为潜油电泵机组失效分析提供了可靠的方法和计算手段。
参考文献
[1]孙粤华,贾星兰.潜油电泵系统的安全评价方法研究[J].石油矿场机械,2003,32(5).
[2]谢文献,满德金.修复电潜泵机组失效原因分析及预防措施[J].石油机械,2002,30(10).
[3]张玉斌,于海春.潜油电泵机组可靠性研究[J].石油学报,2003,24(4).
油电泵机组 第2篇
【关键词】水平井；潜油电泵机组；安全性能；建立模型
前言
石油开发是每个国家工业发展的重点，各大油田的发展目标无一不是朝着增加石油开采量、提高油田经济效益的方向努力。以前的油藏储量高，新油井钻成投产后能量巨大，通常可以自喷，随着长时间的开采，地下油藏越来越少，含水率不断增加，使得开采原油时必须借助外力才能将原油举升到地面，常用的方法有杆泵采油、水力活塞泵采油和螺杆泵采油、潜油电泵采油、气举等几种机械采油方式。相比较这些方法，潜油电泵采油的排量大、扬程高、使用寿命较长，在二次采油、三次采油过程中发挥出一定的优势，被广泛的应用。
1、潜油电泵在水平井的应用情况
当前石油资源逐年减少，推动采油技术不断发展提高，水平井技术被开发应用后，在提高油井产量和油田采收率方面发挥出一定作用。水平井的最大井斜角保持在90°左右，不仅增加了井眼在产层的长度，而且提高了产层的泄油面积。潜油电泵是一种多级离心泵，特别适合在水平井中应用，国内外学者不断分析潜油电泵在水平井内的受力，改进设计，解决油井弯曲井段内对潜油电泵机组的挤压变形问题，防止电缆部分受到挤压发生损坏，设计增加保护装置，增强潜油电泵机组的抗弯曲变形能力。不管是稠油油藏、稀油油藏、厚油藏还是低渗透油藏、薄层油藏的水平井，均可以使用潜油电泵来工作。
2、为何评价水平井潜油电泵机组的安全性能
水平井因轨迹差异可分为三种：短曲率半径、长曲率半径和中曲率半径，每一口水平井均由水平段、垂直段和弯曲井段组成。在水平井中正确安放潜油电泵取决于井底压力。当井底压力低时，应加深泵挂，将潜油电泵机组安放在水平井段或造斜段；当井底压力高时，应将潜油电泵机组安装在垂直井段。对于长曲率半径，标准电泵能顺利通过弯曲井段，但是中曲率半径和短曲率半径，电泵机组要想通过弯曲井段难度非常大。另外受到油井套管内径的限制，潜油电泵机组通过水平井较大狗腿度时容易发生弯曲变形，且容易损坏，从而影响电泵机组的正常运行。考虑到水平井中大井斜和高曲率的影响因素，要想确保潜油电泵机组安全下放到水平井中的合适位置，并能正常运行，就必须对潜油电泵机组在水平井中的通过能力进行分析，并对其工作状态和安全性能进行综合评价，并对直井用电泵机组进行改进研究。
3、正确评价水平井潜油电泵机组安全性能的方法
3.1对潜油电泵机组的力学分析
潜油电泵机组的电机、保护器、分离器及潜油电泵四大部件共同在井下工作，是机组的四个重要部分。机组通常使用二级、三级鼠笼式异步电动机来提供动力。根据油井产量、扬程、温度、井液粘度及不同规格的套管，可选用不同功率、直径的潜油电机。整个潜油电泵机组的结构细长，由于各段的截面外径有差异，基本属于细长管，用螺钉将两端与接头相连接，因此建立潜油电泵机组模型便于研究其受力情况。
3.1.1建立潜油电泵机组力学分析模型
综合考虑潜油电泵机组的结构特点，将各部件分离为不同内外径的单元，以空间粱结构来分析机组处于弯曲井段时，下方过程中所承受的重力、机械阻力和碰撞接触力、摩擦力等。建立机组弯曲井段和非线性瞬态动力学模型，分析机组所承受的载荷，包括机组在生产井段工作时套管内壁与机组的摩擦力、重力、机械阻力、套管支撑力等载荷相互作用的结果。
3.1.2评价机组弯曲井段的通过能力
根据瞬态动力学分析结果，建立机组弯曲井段通过能力评价的强度条件、刚度条件和摩阻力条件，综合分析机组在水平井弯曲井段通过能力评价，并为计算最大井眼曲率提供评价和计算的参考。
3.1.3在生产井段安装扶正器
潜油电泵机组在众多载荷作用下承受巨大压力，很容易弯曲变形，严重时导致机组损坏无法正常工作，维修费用昂贵，为了避免这些不利因素可以考虑在机组上安装扶正器，使机组部件刚度增强，满足生产需要。扶正器的安放数量和位置对机组的通过能力影响较大，应选择合适的扶正器外径，并确定最优化的安放位置，同时遵循尽量选择外径尺寸相同且小巧便于施工的扶正器，为降低生产成本，选择数量不宜多，要有利于提高机组的通过能力。
3.2对潜油电泵机组主要部件的刚度进行测试分析
潜油电泵机组部件结构由很多零件组配而成且大都属于细长壳体，在进行机组力学分析时很难确定其弯曲刚度和计算精度。为了便于通过实验方法来研究机组部件在弯曲条件下的等效刚度，计算出合理的当量内径，我们采用粱弯曲理论来分析。考虑到现场应用时的测试条件，设计将潜油电泵机组中较长部件应用简支梁或外伸梁模型进行分析，对于保护器、分离器采用与测试过的电机或潜油泵组合后进行测试分析。
3.3应用水平井安全分析软件评价潜油电泵机组的安全性能
基于ANSYS分析平台进行二次开发，有针对性的编制了“潜油电泵机组水平井安全工作分析”软件，通过综合相关分析信息，实现了对潜油电泵机组弯曲井段通过能力评价、机组通过的最大井眼曲率计算、生产井段评价和扶正器安放位置设计情况的分析，有效帮助设计者用科学计算的方法评价潜油电泵机组的安全性能，实现工程应用。
4、结语
潜油电泵机组在水平井中运行是一个复杂的工程应用问题，为了保障其安全可靠的工作，通过研究机组在生产井段的变形问题，建立各种分析模型，采用理论和软件分析相结合的方法，为潜油电泵机组在水平井的安全运行提供了可行的计算手段和正确的理论依据。
参考文献
[1]吴瑞坤，刘启智，张鸣宇等.潜油电泵优化设计及功效分析[J].中外能源，2006.11（2）：39-42.
[2]王亞华，朱丹，张树人.水平井开发油气田的主要特征[J].国外油田工程，2003.19（12）：19-22.
关于潜油电泵机组正反转的分析 第3篇
通常在油井投产的初期, 通过蹩压、听声音、看电流以及对油压和回压大小的判断来确定电机是否反转, 但是这样的方法都来源于工作经验, 而对于工作经验少的人来说是很难作到的, 再者, 在油井投产初期油井沉没度较大供液量好, 其反转电流也会接近额定电流, 但随着时间的推移, 问题就会出现, 且对于小排量的电泵机组来说通过蹩压也能达到正转的压头。大的机组启动转矩大, 反转有可能造成机组某处卸扣而瞬间报废, 这种显现也在现场作业中出现过。这说明电泵机组在运行过程中反转的现象是存在的。而反转会给电泵机组带来很多不利的因素:
1.1 泵效降低
对于有一定几何形状的叶导轮来说, 就必须按照它要求的转向旋转, 这样才能保证它的正常工作。如果机组反转, 叶导轮不能完全发挥其举升能力, 液体的水力损失和容积损失都将变大。
1.2 容易卡泵
在含沙量较大的电泵井, 如发现泵的转向不对, 准备停泵改变旋转方向是, 很容易出现卡泵现象;
1.3 机组容易落井
机组反转, 作用在定子上的扭矩方向与右旋螺纹退扣方向一致, 容易使接头与壳体的螺纹连接处退扣。如果机组的防倒块焊接的不好或对于只打卸扣胶的机组, 这种现象更为突出, 特别在起停比较频繁的井, 严重的情况下会使部分机组掉入井里。
根据上面的分析, 电泵井反转工作给我们带来的破坏是可怕的, 所以解决正反转问题对于我们来说是很重要的。要解决这个问题, 我们必须搞清什么是决定电机正反转的根本因素。
2 电机的定子绕组和三相交流电 (以顺时针正向为例)
2.1 电机的定子绕组 (以一对磁极为例)
我们现在使用的大部分潜油电机有一对磁极, (现在也有二对磁极的的潜油电机) 三相绕组由三个空间上互差120°电角度 (也是120°机械角度) 的三个独立绕组组成。潜油电机定子有18个槽, 每级每相为3个槽, 为了便于叙述可简化成下图: (点表示电流从纸面出来, 叉表示进入纸面)
潜油电机是“Y”型接法, 即把尾部的“X, Y, Z”接在一起, 头部引出“A, B, C”。AX、BY、CZ, 三个线圈彼此互隔120°, 且分布在定子铁芯内圆的圆周上, 这就构成了对称的三相绕组。这个对称的三相绕组在空间的位移是B相从A相后移120°, C相从B相后移120°。实际上“A, B, C”是人为规定的, 一般地, 从电机头按顺时针方向看去任何连续的三个头, 都可以作为“A, B, C”。这就是电机的相序。
2.2 三相交流电的相序
三相交流电有三根线, 分别是“A, B, C”如果取A相为eA=Em sinωt, 那么“B, C”相为:
即:eA比eB相位上越前120°, eB比eC也越前1 2 0°, eC比eA越前1 2 0°。“A, B, C”三相的命名也是人为的, 如果规定了任一相, 那么其它的两相也就唯一确定了。
2.3 定子的转动方向
如果电机的三根引线“A, B, C”分别对应的接到三相交流电的三端, 那么随着时间的推移“A, B, C”的相位不断的变大, 好似A追B, B追C, C追A一样 (但它们彼此的相位差是不变的) 由于电机饶线的特点, 由三相交流电形成的磁场就顺时针旋转, 即顺时针的旋转磁场, 由于转子上的导条被这种旋转磁场的磁力线切割, 根据电磁感应定律, 转子导条内会感应产生感应电动势, 因为转子上的导条通过两端的短路环已构成闭合回路, 转子中就有电流的通过, 若旋转磁场按顺时针方向旋转, 根据电磁力定律和左手定则, 易知转子会跟着旋转磁场顺时针旋转, 这样转子就会拖动负载做顺时针方向的旋转运动;反之, 当电机的三根引线“A, B, C”接交流电的“B, A, C”或“A, C, B” (只换一相) 转子就逆时针旋转;如果同时换两相, 根据前面的分析, 电机转子的转向将保持不变。
通过上面的分析, 我们知道只要能把电机的三根引线与三相交流电的三根引线对应接起来, 其转子就能顺时针旋转, 反之就逆时针。对于三相交流电的相序可以通过相序表来测出。下面就电机的相序问题进行讨论。
3 怎样正确的找到电机的相序
3.1 当电机的出线端标有相序时
3.1.1 对于中间没有打弯的扁电缆
当电机的三根引线标有“A, B, C”时, 电缆头安装好后, 其名牌是漏在外面的, 在连接电缆头的时候, 记住电机引线的“A, B, C”分别连接的是小扁的左边、中间和右边的位置。 (一般情况是左B, 右C, 中A) 即小扁靠左边的连的是哪相, 中间的是哪相。这样可以在大扁电缆的末端得到电机的相序, 然后在井口作好记录。
3.1.2 对于中间打弯的扁电缆
我们可通过欧姆表经过简单的测量来找到它们的位置对应关系。如下图:用导线把电缆头的任意两个端子连起来, 以连1和2为例, (连大扁的末端亦可) 在另一端进行测量 (测电阻) 一般最多测两次便可以找到电缆头末端的端子与另一头的哪个是同一条线:
a如果测量有两端值很小 (如aba b=Ω很小) , 那么3对应第三端 (即c和3是同一条线) ;b如果有一端和另外两端之间的电阻为∞ (aab b=Ω∞且acba c=Ω∞且) ac, =那Ω么∞这一端 (a) 就和3为同一条线。表示成数学上的用语就是:
用同样的方法可以找另一相, 同时第三相也就知道了。然后再用第一种方法。
3.1.3 对于圆电缆
因为圆电缆在其截面上是对称结构, 要是电缆头的三个端子依次顺时针接电机的“A, B, C”, 只要在上面依次顺时针接三相交流电的“A, B, C”, 这样转子就会顺时针旋转。反之改变任何一种接法转子将逆时针旋转。
3.2 当电机的三根引出线没有标注相序时
有时候电机的三根引线没有标注“A, B, C”的字样。 (或者看不清) 这样就必须用相关的仪表来测量。一般在电缆头连接好了以后再测量。
4 结束语
通过上面的两种方法, 基本上可以解决一切机组转向问题。对于现场施工人员来说, 只要能按照严格的操作程序施工, 就不会有机组转向的问题。
参考文献
[1]白广文, 等.潜油电泵技术[M].石油工业出版社[1]白广文, 等.潜油电泵技术[M].石油工业出版社
[2]秦曾煌, 主编.电工学[M].高等教育出版社[2]秦曾煌, 主编.电工学[M].高等教育出版社
潜油电泵井常见故障和改进方法分析 第4篇
【关键词】潜油电泵井；故障分析；改进
潜油电泵在油田的利用率很高，因其设备简单，安装方便，排量大，是保持稳产的一种有效采油方式，也日益成为油田开采的重要手段之一。但是由于潜油电泵面临的井下工作环境复杂恶劣，一旦发生损坏，就要投入高昂的维修费用，给企业也带来巨大的经济损失。如何最大限度减少机组损坏，延长潜油电泵的使用时间，提高潜油电泵井的利用率，是油田企业节约成本，增加经济效益的首要解决问题。
1、潜油电泵故障分析方法
潜油电泵系统由多个既相互独立，又相互影响的子系统组成，我们可以从系统的角度，对各子系统进行故障分析，抓住重点故障部位进行观察检测。采用故障分析法，把整个潜油电泵系统中最不希望发生的故障作为首要分析目标，模拟故障状态并查找相关因素，可以用图形演绎的方法建立故障模型，定量的计算出故障发生概率，得出潜油电泵系统的危险程度，为系统的安全性提供一定的依据。
2、潜油电泵井出现的常见故障
潜油电泵机组由多级离心泵组成，同油管一起放入井内工作，通过变压器、控制屏、电源、电缆等连接多级离心泵、油气分离器、潜油电机和保护器等部件，通过将电能输送给潜油电机来带动多级离心泵旋转，将电能转化为机械能，将井内的井液举升到地面。潜油电泵机组具有扬程高、排量范围大的特点，速度和频率还可以根据开采需要进行调整变化，地面设备占地面积小，在海上平台也方便使用，便于管理，在斜井和水平井上使用较多。根据日常使用经验，总结出潜油电泵井常见的故障，具体分析如下。
2.1 潜油泵故障分析
潜油泵是由多级叶轮组成，连接成多级离心泵，外形细长，结构特殊，位于潜油电泵系统的最顶端，是整个潜油电泵系统的核心部件，支撑了整套电泵系统的重量。工作原理与普通离心泵相同，电机带动叶轮高速旋转，将叶轮内的液体通过叶片间的流道甩向叶轮四周，液体受到的压力和速度不断增加，逐级流经所有的叶轮和导轮，液体压能逐次增加，最终获得一定扬程，完成将井液输送至地面的过程。
导致潜油泵出现故障的原因通常为：①油井内出砂或结蜡、结垢使泵头和油管官腔堵塞，导致泵排量下降。砂粒还有可能被传送到电泵的各配合部位，造成卡泵，加速泵的磨损，严重时会烧毁电机或者泵轴被卡死。②叶轮和导壳的过流通道表面被含杂质或砂粒的液体长期冲刷，磨损严重导致泵损坏。③单流阀失效的情况下，停机后管柱内的砂沉积在叶轮中容易出现卡泵或启机无反应。④地层供液不足时会导致潜油泵机组无法冷却，局部温度过高加速部件磨损。⑤大曲率斜井段易发生机组弯曲变形导致泵轴卡死。
2.2 保护器常见故障分析
电机保护器是通过隔离井液为电机提供润滑油来保护潜油电机，它的作用非常关键，电机可以长时间无故障的工作完全取决于保护器是否可靠。保护器通常出现的故障有：①磨损。保护器与电机之间的花键套、保护器的上轴头位置还有保护器的密封件都是易磨损位置。②井内苛刻的环境使保护器易发生故障。如受气体影响会使保护器进水，导致电机油变质引发故障。结垢严重时也会使保护器失效。严重的腐蚀环境下会蚀穿保护器壳体。③使用不当或管理不善容易引起保护器失效，如频繁开启、停泵，会使电机润滑油被大量损耗，井液进入电机，引起电机失效或烧毁。
2.3 分离器常见故障分析
油气分离器位于保护器和多级离心泵之间，主要将混合气液进行两相分离，使分离出的液体进入离心泵，气体进入到油管和套管的环形空间，这样就可以避免氣体对泵产生气蚀，有效提高泵效延长了泵的使用寿命。分离器故障通常有：①地质原因，由于地质含砂量较大导致磨损和堵塞。②分离器自身质量问题或加工缺陷都容易导致分离器磨损、轴断或壳体断裂。
2.4 电机常见故障分析
电机故障主要为电线绝缘材料老化甚至被击穿，究其原因主要有以下几点：①油层温度高导致绝缘材料老化快，耐击穿能力下降。②供液不足会影响散热，易造成电机烧毁。③井下气体的侵蚀会加速绝缘材料老化。④卡泵时启动扭矩变大会使启动电流过大，易烧毁电机。⑤泵内被砂子卡住或结垢时都会使电机温度升高，易烧毁。⑥机组通过大曲率斜井段时易造成机组弯曲，从而引发电机故障。⑦电机选择不当，电压低或者电压不稳时都会造成电机过载而损坏。
2.5 线路常见故障分析
线路电缆部分长期在高温、高压和腐蚀气体环境作用下，加上地质原因，很容易发生故障。首先在运输途中也容易损伤电缆保护层，其次施工过程中违规操作易使电缆打扭、刮伤或拉伸，另外电缆头与电机头连接不当也会造成电缆损坏。
3、常见故障的改进方法
3.1 潜油泵的改进方法
①根据需要客观选择潜油泵的机型。②清除施工时产生的砂、垢，减少人为因素导致的泵堵和磨损。③提高潜油泵的轴、叶轮、导壳和垫片等位置的耐磨性，加强表面质量。④改进设计，提高潜油泵的防砂和抗磨损性能。
3.2 保护器的改进方法
①避免频繁启停泵，防止井液进入保护器。②加强壳体表面质量，减少蚀穿现象发生。③安装保护器时要保证轴转动灵活。
3.3 分离器的改进方法
施工时尽可能减少砂、垢，在分离器外可增加滤网防砂罩。分离器壳体材料选择上改进，减少分离器断裂。
3.4 电机的改进方法
①选择电机时按需求选择与泵配置合理的电机功率。②要保证冷却液充足，减少高温烧毁电机的概率。③防止电网波动，加强电机绝缘性能，提高其防腐蚀、抗老化和耐击穿性能。④安装电机时，安装准确到位，确保密封可靠。
3.5 油管部位的改进方法
①加强油管材料的耐腐蚀性能，做好油管内、外壁的防腐工作。②施工时仔细检查油管的质量，下油管时要注意保持油管与电缆检测距离，防止对电缆造成不必要的机械损伤。③油管安装时做好油管与泄油器间的丝扣配合，防止漏失。
3.6 线路故障的改进方法
在电缆线的施工运输和安装管理上严格要求，按照规范流程操作，尽可能减少人为原因对电缆的损害。现场安装时，连接电缆头与电机头部位时，做好密封工作，增强电缆抗振性。
4、结论
通过分析造成潜油电泵组异常的因素，并对常见故障提出改进方案，可以有效的减少故障导致的停产和维修损失，提高潜油电泵的工作寿命和延长检泵周期，为企业节约采油成本。
参考文献
[1]张辉.高温油井中潜油电泵机组的故障原因分析[J].装备制造技术，2009.11.
油电泵机组 第5篇
如今常温井潜油电泵机组测试系统是利用高科技手段对采集现场实验数据实时采集, 实时跟踪, 在各种仪表上显示, 一目了然, 也可以将一部分仪表可以直接将数据传送到工业控制计算机, 另一部分仪表则不能将数据传送到工业控制计算机, 只能靠人工抄录的方式将数据录入到工业控制计算机, 然后经过工业控制计算机内的测试软件进行数据处理和归档, 并自动的绘制出曲线, 支持数据归档、报表打印功能。
2 系统结构组成
常温井潜油电泵机组系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分。硬件部分是泵测试系统的基础, 是整个测试系统的实体部分, 包括:工业控制计算机、可编程序控制器、流量显示仪、压力仪表等组成。
可编程序控制器 (PLC) 的功能。PLC用于实时采集现场测试的数据, 将数据传送给PC机上, 需要安装四通道模拟量输入模块, 采集现场测试的数据包括:压力、转速、流量。PLC和PC计算机之间需要建立通讯才可以将PLC采集到数据传送给PC计算机中, 采用PC/PPI通讯方式建立可PLC与PC机之间的通讯。使用SIEMENS专用的S7-200编程电缆作为通讯媒介连接, 保证通讯顺畅。虽然PLC已经将现场测试的数据采集到, 但还不能够将数据传送给PC机, 需要在PC机中安装SIEMENS专用编程软件STEP 7 Micro WIN SP3 V4.0及相关组件, 编写数据采集程序和通讯程序并下载到可编程序控制器中。
使用DELPHI编写常温井潜油电泵机组测试系统软件和与PLC建立通讯的程序, 通过在控制面板中设置PG/PC接口参数才能够最终实现通讯连接。PLC支持PPI通讯协议, 通讯速率9.6kbit、19.2kbit和187.5kbit, 网络最多不超过32个节点。PLC自身带有数字I/O点, 并且能够根据需要增加数字量和模拟量模块。
软件部分。分为:数据采集、数据处理与归档、曲线显示和报表打印四个组成部分。
2.1 数据采集
现场仪表采集来的数据变送到PLC内, 再由可PLC将数据传送给工业PC机中, 两者均以PC/PPI方式建立通讯的。采集对象压力、流量, 传送到工业控PC机上的数据实时变化, 极大的反映出泵的实际运行情况。
2.2 数据处理和归档
软件依据标准《SY/T 6599-2004潜油电泵离心泵实验推荐作法》编写的算法 (公式) 对采集来的数据进行处理, 并将处理后的数据存档在数据库中, 随时调出数据库中的数据归档, 查询检测过的泵的数据资料。
2.3 曲线显示
将采集来的数据用曲线描绘出来, 使检测的结果及曲线画面直观全屏方式显示, 可根据需要在画面中进行参数设置, 将曲线上任意区域放大或缩小, 更加体现了软件的灵活性、可操作性。
2.4 报表打印
该项功能是工业软件中使用率最高的一项功能, 是软件不可缺少的组成部分。打印机是必须的执行硬件, 也是通讯伙伴, 只有与打印机建立起良好的通讯连接, 才能将报表或曲线打印出来, 建立通讯连接时需要安装驱动程序和在软件中编写相应的程序段, 将被检测泵的数据以报表或曲线的形式打印出来, 具有纸性认识。
3 系统原理
泵检测系统采用交流380V供电, 运行后开始测试, 将压力值依次调节为0Mpa-10Mpa, 直至阀门关死。当调节到不同的压力值时, 仪表测得的压力、流量数据采集到PC中, 并应用泵测试软件进行数据处理、归档和打印操作;借助PC的自动化技术, 将产品的连贯性、灵活性、可靠性有机结合起来。随着开放式架构的发展, 提供全面的一体化平台、开放的系统组件及具有竞争力的解决方案。基板上集成RS-232、USB端口、PCI扩展槽, 可以轻松采集到你想要的所有数据, 并且开放式HMI平台具备了兼容性、开放性。使得这套泵测试平台更具先进性、可靠性, 能够更好的提供优质服务。
4 软件描述
Delphi是Inprise公司推出的面向对象的可视化编程语言, 它提供了大量VCL组件, 具有强大的数据库开发和网络编程能力, 极大地提高了应用系统的开发速度, 是目前最前端开发平台之一, 含Delphi的可视化开发环境、Object Pascal语言、面向对象程序设计的基本概念、窗体和各种功能的组件、MDI、图形图像处理、多媒体应用、数据库开发等。
PC机与PLC进行通讯连接时, 采用PPI电缆将PLC口和PC机串口连接, 通讯系统采用主从结构, PC机遵循PPI协议格式, 发出读写申请, PLC检测回相应的数据。PC机内安装的软件事用Delphi2007编写的, 得到的数据再通过ADO数据库连接技术存储到Access数据库里。性能曲线使用Tee Chart 8图表制作控件, 曲线使用smooth方法自动拟合, 打印功能使用QRDBText、QRLabel、QR-Shape控件直接从数据库读取数据。
5 结束语
利用工业控制自动化技术, 软、硬件的开发并且设计出一款专门为油田井下常温井潜油电泵机组在采油过程中配套综合闭环测试系统, 运行效率高、故障率低、准确度高特点, 通过针对井下一系列测试参数, 分析, 实时计算出理想曲线、柱状图及结果, 大大的提高油田的抽油效率, 增加原油产量。
摘要：常温井潜油电泵机组测试系统是用来检测泵的性能指标是否合格的, 通过测试井下压力、温度、油面液位等参数, 形成具有高精度、高性能、智能化的数据采集、处理综合性的闭环控制系统, 提高抽油效率, 保证油田完成年度生产任务。
关键词：潜油电泵机组,PLC控制,压力变送器
参考文献
[1]SY/T 6599-2004潜油电泵离心泵实验推荐作法[S].
浅谈潜油电泵采油技术 第6篇
近年来大港油田公司港西油田已进入高含水期, 为了稳产, 需大泵提液。而潜油电泵特点就是大排量、扬程高、管理方便、便于自动化, 再次为我油田采油技术注入新的举升工艺。
一、潜油电泵简介
潜油电泵由三大部分、七大件组成:
井下部分:潜油电机、保护器、分离器、潜油泵。
中间部分:潜油电缆。
地面部分:变压器、控制柜。
二、潜油电泵采油的原理:
潜油电泵工作原理是以电能为动力源, 通过潜油电缆将电能输给潜油电机, 潜油电机将电能转换为机械能, 带动潜油离心泵叶轮高速旋转, 使井液压力逐级提高, 在潜油泵出口处达到油井的举升扬程, 井液通过油管被举升至地面, 再通过地面管线传送至地面集输系统。
三、潜油电泵采油的特点
1. 排量大、扬程高、管理方便、便于自动化。
2. 一次投入成本高。
3. 下井条件、施工管理条件要求严格。
四、潜油电泵选井
1. 油井供液充足, 满足泵排量要求, 泵与油井产液匹配。
2. 套管完好, 无损坏, 套管内径要大于￠124mm, 无狗腿弯曲。
3. 油井含砂应小于0.05%。
4. 泵吸入口气.液比小于30%。
5. 井液粘度在100m Pas以下。
6. 井温应低于100℃。
五、潜油电泵井应取资料
油嘴、油压、套压、回压、动液面、静夜面、流压、静压、产液量、产油量、含水、气油比、机组额定电流、过载、欠载保护电流、主机电压、控制电压、运行电流、有变频柜的填写频率。机组对地绝缘电阻、相间直流电阻。按油田、采油厂有关规定详细记录在机组运行档案上。对于各种异常井和措施开井后需要加密录取资料的, 应该按上级管理部门的要求录取。
六、潜油电泵井清蜡
电泵井要根据油井结蜡情况制定清蜡制度, 目前油田电泵井清蜡措施主要还是依靠机械清蜡方式, 即刮蜡片清蜡。实施电泵井清蜡操作的人员必须按照有关刮蜡片清蜡操作规程施工, 并加强操作人员和清蜡设备上的管理。
根据电泵井具体结蜡情况, 制定合理清蜡周期, 电泵井投产后一周内进行一次清蜡深通, 下刮蜡片的速度一般为50m/min。φ62mm普通油管的刮蜡片, 上端直径为￠59.5mm, 下端直径为￠60.5mm。清蜡操作应保证质量, 做到起下顺利、不带硬蜡、不顶钻, 严防各类清蜡事故, 并且清蜡后要建立相关的电泵井清蜡资料台帐。
七、潜油电泵井合理放套管气、确定套压值
在潜油电泵工作处于高含气环境时, 由于分离器对含气液体脱气能力限制, 往往存在井液气体进入离心泵后对泵效的影响, 因此, 合理放套管气对于电泵井增产、长寿是非常重要的。
由于潜油电泵采油提高了油井产液量, 井底流动压力大幅度下降, 油井在饱和压力以下生产, 原油在井底甚至在油层内部就开始脱气, 使得井液中含有大量的游离气体, 对于潜油电泵井而言, 将导致进入多级离心泵的气体体积也大量增加, 严重时可造成机组欠载停机。
如果我们合理放气、确定套压值, 让电泵井动液面处于适当的位置, 使得泵吸入口处的气液达到比较理想的值, 就可以降低气体对电泵井的影响, 此时, 泵吸入口的井液密度比较大, 泵的实际排量提高, 电泵井的产量也就随着提高。
在电泵井生产运行过程中, 确定套压是非常必要的。每口电泵井具体确定的套压值是不同的。由于油田开发地下的实际情况比较复杂, 单井的地层压力、流压、饱和压力、溶解气油比以及产液量、含水等具体情况差异较大, 所以不适宜规定统一的套压确定标准。每当生产情况有变化时, 就波及到单井在套压整定上也必然要相应变化。
电泵井套压确定的标准应该紧密结合现场试验, 压力与产量及电流特征的变化是判断套压是否合理的依据。在实际整定过程当中, 首先测量并记录目前生产状况下的套压值与产油量, 然后通过控制套压放气阀将套压上、 (下) 浮0.1到1.0兆帕为宜, 录取5个相对应的套压值和产油量值。并反复多次系统试井, 根据测量的数据得出套压值与产油量关系的曲线, 就可以选定一个最理想的套压值作为该井的套压确定值。
八、潜油电泵电流卡片分析
潜油电泵正常运行情况下的电流卡片, 电流记录仪所画出的是一个对称光滑的园, 其电流值等于或接近电机的额定电流值。这说明潜油电泵的选择和设计是合理的, 设计功率和实际功率基本相等。只要波动范围在规定值内, 并且天天始终一致, 均属于正常。如果电流波动范围超过规定值或者停机, 就要及时分析与正常电流的差异, 结合生产动态, 确定其原因, 及时处理, 恢复正常生产。
九、潜油电泵的特性曲线
潜油泵的特性曲线共有三条, 即潜油泵在额定转速时, 扬程与流量的关系曲线、泵轴功率与流量的关系曲线、以及效率与流量的关系曲线。在潜油泵的特性曲线图上, 横坐标表示流量Q, 纵坐标分别表示扬程H、轴功率P和效率η。在选用潜油电泵时需要了解潜油电泵的特性曲线, 以便判断所选用的潜油泵型号是否适当, 确定潜油电泵是否在高效区运转等等。如果我们能对潜油电泵特性曲线的形状作出正确的分析, 则对于掌握潜油电泵的理论以及设计时进行改进会有很大帮助。
结束语
潜油电泵以它特有深抽、大排液量的采油方式, 成为我油田中后期增加产液量、增加原油产量、提高采收率的重要手段。
参考文献
[1]师世刚.潜油电泵采油技术.石油工业出版社.1993.12.
[2]王慧勋.潜油电泵的原理及使用.石油工业出版社.1994.7.
探讨潜油电泵电气控制技术 第7篇
关键词：潜油电泵,电气,控制技术
潜油电泵是一种较为常见的机械采油设备, 潜油电泵具有属于其自身的特点, 因此在国内以及国外得到了广泛的应用。在海上平台采油中已经广泛使用潜油电泵。为了能够保证油田稳定发展以及生产, 这就要选用潜油电泵大排量强采这一手段。
一、潜油电泵的具体应用以及水平
近几年来, 潜油电泵在世界单位得到了广泛的应用, 国内以及国外在潜油电泵采油技术已经进行了研究, 所以不仅要扩大潜油电泵的应用范围, 而且要不断提高潜油电泵的应用水平。
现阶段, 世界潜油电泵制造商主要以下几个国家:美国、中国以及俄罗斯。对于第三世界产油国来说, 他们所使用的潜油电泵都是来自于以上三个国家制造的。对这三个国家的潜油电泵进行评价的时候不仅要考虑到潜油电泵的技术含量、水平、制造工艺水平, 而且要充分考虑到产品的适用性以及可靠性等。然而近几年来, 我国的电泵制造技术得到了快速发展, 跃居世界第二。由于受到俄罗斯政治环境的影响, 因此俄罗斯的潜油电泵仍然处于较为落后的状态。
潜油电泵可以完成井下检测、控制以及自动化管理等工作。要对潜油电泵在井下运行状况进行及时的了解以及掌握, 并且要根据潜油电泵的运行状况作出一定的调整, 这样做不仅可以保证油田开采作业的顺利完成, 而且可以建立起科学的、合理的电泵故障预警机制。目前, 美国以及英国等公司开始研制出不同的潜油电泵技术, 从而可以更好的满足石油开采的需要。
二、潜油电泵的工作原理以及优缺点
潜油电泵机组主要是将电能作为其动力源, 电网电压经过降压器来对电压进行改变, 然后再输入到变频器中, 通过变频器切换到电源频率之后, 又输入到升压变频器, 从而可以将电压提升到电机所需要的电压, 再通过潜油电缆将电能传输给潜油电机, 然后再借助潜油电机将电能转换为机械能, 促使潜油离心泵高速旋转。
潜油电泵的优点如下:第一, 潜油电泵的最主要的优点就是大排量采液。然而现阶段潜油电泵也会应用到产液量较低的油井;第二, 潜油电泵还可以将油井中位于上部水层的水转注到注水层中;第三, 简便的操作以及简便的管理;第四, 可以更好的运用到斜井、水平井以及海上采油, 但是, 目前潜油电泵也经常应用于产液量比较低的油井;第五, 容易处理腐蚀等问题;第六, 方便井下压力以及温度等测试装置的安装, 并且可以借助电缆将信号传递到地面。然而潜油电泵的缺点如下:第一, 电机额定功率影响着潜油电泵的深入, 如果套管的尺寸以及井底的温度较高的时候, 此时也会影响着潜油电泵的下入深度。如果大型高功率设备不能为电机提供给冷却空间, 这就会使得电机使用寿命受到严重的影响;第二, 多级的、大功率的潜油功率的费用比较高, 这就会增加初期的投资, 尤其是电缆的费用也是比较昂贵的。比如:这些潜油电泵必须要具备抗腐蚀以及耐高温, 此时所需要的费用是比较高的;第三, 由于这些装置会安装在井下, 如果这些装置发生了故障, 那么此时要修理这些管柱, 这样做不仅增加了修理费用而, 而且也会造成一定的浪费;第四, 由于井下的温度是比较高, 这就会使得电缆出现问题, 最终给电机带来了危害。在石油开采过程中, 要认识到潜油电泵的优点以及缺点, 从而可以保证潜油电泵的正常运行。
三、潜油电泵电气的控制技术
近几年来, 在石油开采过程中, 潜油电泵得到了广泛的应用。然而石油工业的快速发展要求潜油电泵从数量以及质量上都要不断提升。除此之外, 由于潜油电泵使用范围的不断扩大, 此时油田对潜油电泵提出了特殊的要求。为了能够不断提升潜油电泵的性能, 此时国内以及国外开始不断改进潜油电泵技术, 目前已经研发出一些新技术。
1. 大排量水平高压注水泵
大排量水压高压注水泵的排量是每天是5000立方米, 泵出口的压力是27.6Mpa, 由于油井的不同, 因此要开发合适的潜油电泵技术。大排量水平高压注水泵主要是由泵体部分、储箱、后座部分等几个部分组成的。在油泵中, 泵体部分是一个非常重要的组成部分, 高压工作腔、高压阀、低压阀卸载阀等都是在其上面。其中两个单向阀可以防止压力油回流。然而低压阀和高压阀的作用就可以很好的控制压力。除此之外还有就是胶管部分。胶管部分是连接油泵和油缸输送压力油液的一个部件。如果不使用胶管部分的时候, 此时要将胶管与缸分开, 并且要用橡胶帽堵上胶管头, 这样做可以防止污染物进入到油管中以及油缸中。其中还包括了后座或者油箱上面的注油装置以及放气装置, 当油泵工作过程中此时要将放气螺丝松开, 从而可以避免油箱内的气压过低。如果不能够保证正常工作的顺利进行, 此时要在工作完成之后拧紧放气螺丝。大排量水压高压注水泵在科学技术的推动下得到了完善, 并且也开始在采油中得到了广泛的应用。
2. 防砂泵
目前, 防砂的工艺主要包括了机械防砂、化学防砂、滤砂管防砂、螺杆泵以及防砂泵。现在防砂措施存在一定的局限性, 因此不能够解决油井出砂的问题。与此同时有一部分油井出砂的数量较大, 此时就要应用防砂泵。通过使用防砂泵能够适应油井出砂, 最终保证了防砂泵的顺利运行。
在出砂油田中防砂泵得到了广泛的应用, 防砂泵主要是以常规整筒泵为基础, 然后再对泵的局部结构进行一定的改变, 从而可以使得防砂泵促使出砂量较少的油井正常生产。本文主要介绍以下几种防砂泵。第一种, 等径防砂泵。等径防砂泵的特点如下:上下游动凡尔、直接装在干柱两端。这一种防砂泵在工作过程中不仅可以起到刮砂的作用, 而且可以将积存在上游动凡尔少量的砂粒冲刷干净。第二种, 螺旋防砂泵。螺旋防砂泵的特点如下:在柱塞上端以及下端分别配有带有螺旋槽的刮砂器, 在整个工作过程中可以减少砂卡的发生率, 并且也可以将刮砂槽内的存积的砂子带出来。第三种, 长柱塞防砂泵。与常规泵不同, 长柱塞防砂泵具有特殊点, 那就是泵筒与外管之间具有环形空间, 这一种防砂泵可以减少泵筒与柱塞之间的摩擦。第四种, 长柱塞软密封防砂泵。这一类泵与长柱塞泵的结构比较相似。由于其软密封环具有自动补偿机制, 搜易会使得抽油泵的使用寿命得以延长。
3. 防腐电泵
由于印尼、新疆等油田中的二氧化碳、氢化硫具有腐蚀性, 因此要将机组中主要部件设计为316L等不锈钢, 与此同时通过使用13Cr、9Cr等经济防腐材料, 从而可以使得成本得以降低。由于潜油电泵是在井下进行运转, 因此在选择潜油电泵的时候要考虑到其耐腐蚀性。防腐电泵可以促使潜油电泵在井下正常运作, 最终保证了采油开采工作能够顺利完工。
4. 电动潜油螺杆泵
电动潜油螺旋泵是一种井下驱动式螺旋泵, 电动潜油螺杆泵主要适用在稠油井以及高含砂井。在20世纪90年代REDA和Cetrilift研制了这种产品。现阶段, 我国也有一些厂家开始研发了这一种类。通过这几年的不断努力, 此时电动潜油螺杆泵得到了快速的发展。
(1) 电动潜油螺杆泵采油系统的组成部分
电动潜油螺杆泵采油系统主要是由油管锚、潜油电机、保护器、减速器、柔性轴、变动设备等组成的。除此之外还有一些附属部件那就是扶正器、井下测量仪表、传感器以及驱动装置等。电动潜油螺杆泵的工作原理那就是要借助地面的控制变送装置, 从而可以将电能传送给井下驱动电机, 然后电机带动螺杆旋转, 然后再将电能转换为机械能, 从而可以将井中的原油提升到地面。
(2) 电动潜油螺杆泵驱动电机的控制策略
不管是哪个油藏, 随着不断开发, 此时地层能力在不断降低, 这就会使得油井的液量在不断降低, 最终使得电泵井的排量效率受到严重的影响。目前, 仅仅依靠油嘴满足不了生产的发展要求, 此时就要通过更换机组来实现。然而通过这样做会加大投入成本, 为了解决这一问题, 这就要利用变频装置从而可以使得驱动电机的转数得以改变, 并且也可以对泵的排量进行调整, 从而可以更好的满足供液变化的具体需求。通过变频器可以对潜油螺杆泵电机的转速进行合理的控制, 从而可以保证潜油螺杆的排量与油井供液保持一致。如果油井供液不充足的时候, 此时会降低潜油螺杆泵的转速。
结束语
近几年来, 随着油田开发的不断深入, 此时为了能够更好的满足油田的需要, 国内以及国外研发潜油电泵技术。由于深井、斜井以及水平井的不同, 因此要采用合适的采油技术。随着科学技术的不断发展, 此时潜油电泵技术开始发展起来, 并且潜油电泵技术具有广阔的发展前景。通过合理运用潜油电泵技术, 从而可以保证石油开采工作的顺利进行。
参考文献
[1]李治淼;刘巨保;赵晓荣;邢广阔;梅冬琴.钻柱振动失效控制装置井下通过能力评价[J].科学技术与工程.2010 (30) :90-92.
[2]李治淼;夏克亮;丁宇奇.不同曲率井段的取芯筒长度优选[J].科学技术与工程.2010 (02) :78-80.
潜油电泵检测装置保温结构优化设计 第8篇
电潜泵性能检测试验是在高温环境下进行的, 在整个试验过程中, 散热损失很大, 这不仅浪费能量, 有时甚至不能达到试验所需温度, 因此必须对该系统进行合理的保温设计。根据试验要求, 试验系统内热水温度需达到180℃。电动潜油泵高温监测系统中有约60m的管线、12个阀门及井口设备处于高温状态。如果不进行合理的保温, 将导致散热损失严重, 并且管线或设备表面温度过高, 很容易烫伤试验人员, 并造成实验室内气温太高;另外, 如果保温效果较差, 会使试验介质 (水) 从常温升高到试验温度 (180℃) 所需时间过长, 甚至出现很长时间仍达不到试验温度的现象。因此, 地面管线保温及设备保温设计是高温高压电动潜油泵性能检测系统中的重要组成部分之一
1保温结构设计
我国所使用的绝热材料主要有珍珠岩制品、微孔硅酸钙制品、岩棉和矿棉制品、硅酸铝纤维制品除上述几种材料外, 也使用一定数量的玻璃棉制品、橡塑海绵制品和硅酸镁涂料及制品等。这些保温材料各有优缺点, 硅酸铝纤维等高温保温材料具有耐高温、高温导热系数较低等特点, 但其导热系数普遍偏高;而橡塑海绵等材料虽然具有较低的导热系数和吸水性, 但耐高温性较差, 在高温时容易发酥, 使隔热性能降低[1]。
潜油电泵检测系统结构紧凑, 保温空间较小, 因此要求保温结构应该在保温厚度较小的情况下达到最佳的保温效果。同时, 在试验过程中为防止保温结构破损, 避免水滴漏造成保温结构失效, 要求保温结构具有保护层和防水层[2,3]。根据各种保温材料的使用条件及物理特性, 潜油电泵检测系统地面管网及设备的保温, 创新性地选用一种双层复合保温结构:硅酸铝纤维 (内层) +橡塑海绵 (外层) 。内部的硅酸铝纤维具有较低的高温导热系数, 为外层的低温保温材料橡塑海绵的使用创造了合适的温度环境, 外层的橡塑海绵不但导热系数低, 同时其较好的材料闭孔性及机械强度代替了保温结构外面的保护层及防水层, 并且在同样的保温效果情况下减小了保温层厚度。这种复合保温结构表面平整美观, 耐水性好。同时, 内层的硅酸铝纤维弥补了橡塑海绵难耐高温的不足, 两者结合使用, 安全可靠、美观实用, 保温性、耐高温性及耐水性均可得到良好[4]
2 保温层厚度设计
对于上述的保温结构, 为了达到最佳的保温效果, 需要对各层保温厚度进行优化[5,6]。采用共轭梯度法来优化目标函数的过程可以概括如下:首先测量保温材料的导热系数, 然后假设一个未知的待反演参数 (各层保温层厚度, r) , 通过正问题可以求出复合保温结构的目标函数 (热流密度, q) , 然后与上次正问题结果进行对比;若不满足收敛条件, 则对假设的待反演参数进行修正, 继续通过正问题求出测量点的目标参数。以此类推, 直到满足收敛条件。
当假设保温层各层厚度及已知保温材料的导热系数时, 其正问题可由 (1) 式得到:
undefined (1)
(1) 式中:λ1、λ2硅酸铝纤维、橡塑海绵在平均工作状态下的平均导热系数, W/ (mK) ;α1、α2外表面和环境的总换热系数, W/ (m2K) ;t0热介质温度或管壁表面温度, ℃;tk环境温度, ℃;r0裸管半径, m;r1, r2保温后各保温层外表面半径, m; q保温层外表面的热流密度, W/m2。
保温层厚度反演的解可以通过以下目标函数最小化来获得:
undefined (2)
(2) 式中, qi (R) 是在一个估计的未知边界形状下通过正问题得到的第i个测量点的热流密度, R是待反演的保温层厚度。
其循环方式如 (3) 式。
Rk+1=Rk-αkdk (3)
(3) 式中, R=r1, r2, αk是步长, dk是下降方向, 此方向为
dk=ᐁJT (Rk) +βkdk-1 (4)
(4) 式中:
undefined且β0=0 (5)
行向量ᐁJ定义为:
undefined (6)
它是目标函数的梯度, 其各项为
undefined (7)
步长αk可通过优化目标函数J (Rk-αkdk) 获得, 即满足下式
undefined (8)
因为J (Rk-αkdk) 是αk的隐函数, 所以精确的步长很难获得。将它进行一阶Taylor展开, 得到:
J (Rk-αkdk) =qi (R-αkdk) -qi-1 (R) 2=
qi (R) -αkdkᐁqi-qi-1 (R) 2 (9)
并利用公式 (8) 可以得出:
undefined (10)
(10) 式中行向量
undefined (11)
由差分法近似计算, 即
undefined;j=1, 2 (12)
在反演保温材料厚度过程中, 需要强制施加三个边界条件, 即:保温层外表面温度低于50℃, 满足GB 42721992中规定的防烫伤要求;橡塑海绵内表面温度低于80℃, 以防止破坏橡塑海绵的保温性能;总厚度为80 mm, 满足保温空间要求。
潜油电泵试验系统的地面循环管道设计为undefined"套管 (管径d1=114 mm) , 壁厚为6.35 mm。本次设计参数为:硅酸铝纤维的导热系数λ=0.07 W/ (mK) , 橡塑海绵的导热系数λ=0.045 W/ (mK) , 水温t=180℃, 环境温度t0=20℃时, 依据上述公式, 双层保温结构为:硅酸铝纤维51 mm+橡塑海绵29 mm, 其散热损失为61.54 W/ (m2K) , 远低于GB4272-1992中规定的180℃时最大允许散热损失不超过227W/ (m2K) 的要求, 保温材料外表面温度为27.38℃, 满足防烫伤要求 (小于50℃) 。
3 结论
(1) 针对潜油电泵性能检测试验装置的地面循环管道的保温结构进行了优化设计, 给出了新型的复合保温结构:硅酸铝纤维+橡塑海绵。这种复合保温结构表面平整美观, 耐水性好, 同时, 内层的硅酸铝纤维弥补了橡塑海绵难耐高温的不足, 保温性、耐高温性及耐水性均可得到良好保证。
(2) 以最小散热损失为目标函数, 利用共轭梯度法对复合保温结构各层保温厚度进行了反演, 既保证了国标要求的热流密度、表面温度要求, 同时也保证了在保温厚度不变的情况下达到了最佳的保温效果。
(3) 潜油电泵性能检测试验装置在进行了地面循环管道系统保温、井筒保温后, 利用30kW加热器对系统内循环水进行加热, 从室温到180℃需用时10小时左右, 经过几次试验后, 管道保温结构完好, 保温效果显著。
参考文献
[1]高恩宾.一种理想的隔热保温材料介绍.制冷技术, 2006;4:42—56
[2]谭英杰, 董喜贵.高温蒸汽管道复合保温结构优化设计.油气田地面工程, 2004;23 (2) :14—15
[3]刘立君, 刘晓燕, 庞丽萍, 等.高温蒸汽管道绝热结构.大庆石油学院学报, 2004, 25 (2) :60—62
[4]王志华.关于新型保温材料——橡塑绝热保温材料的应用.内蒙古科技与经济, 2004;9:83—84
[5]董正远.计算埋地管道经济保温厚度的一个新模型.油气储运, 2007;26 (11) :30—34
油电泵机组 第9篇
【关键词】潜油电泵；检泵周期；分析；延长
潜油电泵具有高扬程、大排量、运行平稳、后续易管理的特点，使其在油田开发中得到广泛的应用。随着油田开采时间的延长和含水率的不断上升，利用潜油电泵来保持或提高油井产量已成为一种发展趋势。潜油电泵检泵周期便是衡量其在现场应用质量的一个重要参数指标，是指潜油电泵机组从下井投产到起出的正常运行时间。
一、影响检泵周期的因素分析
从潜油电泵的检泵原因来看，造成潜油电泵机组损坏，影响检泵周期的因素主要有：地质因素、工程施工及管理因素、机组质量因素、电力因素等。
1、地质因素。供液不足。由于供采不协调，油井的供液能力小于潜油电泵机组的采液能力，相对于潜油电泵会形成供液不足。由于供液不足，一方面会造成通过电机周围的液量少，流速低，电机高速运转产生的热量不能尽快地被带走，造成电机温升过高，而在高温下长期运转将会加速电机内部的各种绝缘材料及密封材料的老化。另一方面， 供液不足会使泵的排量减小，不能工作在最佳排量区，一旦泵的排量低于最低界限条件，下推力磨损增加，会加快泵的损坏。最后，长期的供液不足还会造成潜油电泵井间抽，频繁欠载停机。井液含气量大。井液中不同程度的含有游离气体，这些游离气体将会对潜油泵的运行产生很大的影响。含气量越大的井，对潜油泵的干扰就越严重，当达到一定量就会产生气锁。气体干扰会使电机负载急剧变化或者卸载，严重时会造成潜油泵的频繁欠载停机。油井出砂、腐蚀和结垢。潜油电泵对油井井液的含砂量要求是不超过0.5%，若油井井液中含砂量过高，将会使泵的叶导轮严重磨损，一方面使其扬程、排量和效率下降，严重的会引起卡泵；另一方面由于叶导轮严重磨损，引起泵轴下窜，增加了保护器和电机止推轴承的承载负荷，加速止推轴承的磨损，从而影响潜油电泵的运转寿命，使检泵周期缩短。潜油电泵是浸泡在井液中工作的，腐蚀性较强的井液会使潜油电泵机组中的零件过早的腐蚀损坏，严重时会发生机组掉井事故。结垢严重的油井会在潜油泵中叶轮、导壳的过流部位结垢，导致叶轮和导壳的过流面积变小甚至堵塞，使潜油泵的排量和效率降低。同时，泵轴结垢会造成泵运转困难，会使电机负荷增加，严重的可造成电机过载停机甚至卡死。
2、施工管理因素。电泵施工时未严格按程序操作，将造成机组寿命极短。机组下井时，未严格按标准程序给电机和保护器注油，注油速度过快会导致油未注满或者空气排不净，加快电机和保护器失效。机组连接时，如果连接处密封圈装配不当，连接后密封圈被切破，起不到密封作用，机组下井后井液很快进入电机，造成机组损坏。电泵下泵施工时，如若下油管速度与下放电缆速度不协调，就会造成电缆的过度拉伸或者堆积，从而对电缆造成损伤，导致电缆绝缘降低，寿命缩短，甚至在机组启动时被击穿。日常运行时因管理或参数设置不当造成停机， 故障停机后不查明原因，频繁启动，都能造成机组损坏。
3、机组质量因素。机组出厂时质检不过关或者运输途中未做好保护措施，造成机组损伤，施工前又未进行严格检查，将导致机组下井后投产不成功或者运行寿命短，严重影响机组的寿命。
4、电力因素。由于电泵机组是从电网获取动力，电力系统的不完善将会直接影响到机组的寿命。电力系统的不完善主要表现为：三相电压的不平衡、瞬间的电压波动和供电系统的频繁中断。这些因素都会造成电泵机组的频繁故障停机。
二、提高检泵周期的措施探讨
通过对影响潜油电泵检泵周期的因素分析，我们只要在电泵井施工时充分考虑其地质情况、采取一定的地质、工程措施，根据潜油电泵的特性有针对性的加强管理就能够有效的提高检泵周期。
1、对地质条件进行优选。选取油井下电泵前要对该井进行全面调查，取全取准各项资料并反复核实包括产液量、含水率、油气比、结垢、腐蚀、生产压差、注水压力、注水量等。对供液不足、含气量大、出砂、结垢、腐蚀严重等地质条件差的油井尽量避免下电泵。
2、优化潜油电泵工程设计。对于地质条件差又需要使用潜油电泵采油的井则可以优选泵型，使泵的排量与油井供液能力相匹配，并采取一定的措施尽量使供采协调，使机组能运行在较佳的工作区间。供液不足的井可以通过完善井网，转注水井或在对应水井上采取增注措施来提高油井的供液能力。对因油气比过高引起气锁而不能正常工作的井，有时也和供液不足产生的情况类似，要仔细地研究电流卡片，区分是气锁还是真正的供液不足，若是气锁，从套管里向井中加入清水，并采取下多个分离器串联的方法就能有效解决问题。
3、严格执行施工标准，确保作业质量。严格执行下泵施工标准，是保证施工质量的关键，施工质量主要反映在机组下井安装和下油管操作上。为了提高下井质量，必须保证以下几个方面：清洁；下泵过程中，所有部件要清洁，所用的工具要干净，所有对接面要用干净的白布擦拭，再用电机油冲洗干净，不留任何污点，不允许有任何脏物或异物掉入机组内。更换；对机组上应更换的一次性件，如铅垫、O环、螺丝等必须全部更换，并仔细检查其质量，不得错装、漏装。平稳；对每个工序均要平稳操作，电机保护器注油速度要控制，不能高于于15r/min，还要分三次注油，每次间隔不少于15min，尽可能地排除电机及保护器中的空气。施工时还要严格控制油管的下放速度，下放电缆同下油管速度要协调一致，保证电缆必须与油管中心线平行，严禁电缆在油管上缠绕，严禁电缆接线包与油管接箍重合，不能在电缆接线包上打卡子，防止电缆在施工过程中过度拉伸，剐蹭或者堆积。在施工过程中要加强监督检查，对整套机组按规定进行测量检查 ，发现不符合标准就立即停止施工，待查清原因，采取措施后方可继续施工。
4、加强质量监督和管理。高质量的机组是延长检泵周期和高效采油的基础。无论是新生产还是检修后的产品，一率对其外形、尺寸严格检查合格后做配套试验，试验结果要符合相关标准才能投入使用。对于一些工作环境恶劣的电泵机组，其部分零配件的材质按标准无法满足要求，可将部分零配件的材料换成较高性能的材料。为最大程度地减少因地面问题造成的故障停机，应及时对变压器、控制柜、地面电缆、及电泵井口进行例行检查，消除设备故障。
5、改善供电质量，消除电压波动。潜油电泵井供电的线路上，尽量少一些功率较大，且频繁啟动的电器设备，如注水泵等。对电压波动较大的井装置自动稳压变压器，并装置相关仪器监视电压的波动幅度，以采取必要的调整措施。采用过电压保护装置，来扼制电压波动造成潜油电泵井故障。延长潜油电泵的检泵周期的是一个系统工作，只有将提高潜油电泵机组及其配件的质量、合理的选井选泵、加强潜油电泵井的日常管理和严格的施工质量管理这些措施有机的结合起来，才能有效延长潜电泵的检泵周期，从而提高油井的产量。
参考文献
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[2]李振智，唐周怀，龚兴云，汪金周，张素敏.变频器在潜油电泵井上的应用[J].钻采工艺，2001.3
基于潜油电泵变频节能的探讨 第10篇
1 影响潜游电泵变频节能的因素
1.1 影响系统效率的因素
能量的多少和井温、液体流速以及机械设备自身的特点之间存在着密切的关系。在实际的应用中,离心泵是主要的电泵系统结构,其工作效率可以高达82% 左右。因此,需要考虑到电机运行中的损耗量。另外,对于多级离心泵来说,机械的损失往往是一种相对比较固定的数值。如果室内的温度比较固定,需要以水作为主要的介质对潜油电泵系统的效率进行高效分析。另外,在整个电泵工作的过程中,损失的能量占据着大部分,对系统的运行效率会产生严重的影响。
1.2 采油过程中的影响因素
在潜油电泵工作的过程中,在采油的过程中需要将油气进行分离。此时,设备的运行就会受到油、汽以及水体等混合成分的影响,整个潜油电泵的系数效率会不断降低。这是在采油过程中所涉及到的重要因素,影响程度也相对较高。
1.3 潜油电泵的相关数据
对于潜油电泵来说,对相关的数据进行分析才能够对其基本的运行原理进行控制和管理。从实际的情况上看,潜油电泵的排量系数很少会达到标准,主要是由于在日常的管理工作中,对于电机的负载电压还没有进行适当的调整,产生了严重的浪费现象。对于更高标准的电机设备来说,由于无功功率补偿数量不足,功率因素无法达到相应的标准。在进行数据分析的过程中,相应的参数运行的也不是十分合理。另外,在潜油电泵的负荷作用下,泵挂深度和电机的功率等数据也会对潜油电泵的变频节能效率产生严重影响的重要因素。
2 提高潜油电泵变频节能的内容
通过对潜油电泵的变频节能效果和影响因素进行分析,对于节能措施来说主要表现为以下几个方面的内容 :
2.1 节能措施
(1) 为了从整体上提升潜油电泵的节能水平,需要对测试中的标准问题进行深入分析,对电泵设备做好检修和维护。同时,还需要多好变频器的安装工作。另外,对于已经超标的潜油电泵来说,应该根据实际的应用程度来对电泵进行更换。提升电泵节能的最重要因素。
(2) 要对一些在应用中无法达到标准的潜游电泵进行无功补偿,做好装置的设置和处理工作。从设备入手是保证潜游电泵工作效率的重要因素。
(3) 另外,还可以增加泵挂的深度对泵级组合不断进行优化。要对相关的运行方式进行高效控制,尤其是一些负荷量相对较低的潜油电泵。
(4) 在提升潜油电泵井的分离效率的过程中,可以采用乳化降解的方式,以提升防气技术的水平,进而保证整个设备的运行效率。
2.2 节能潜力的挖掘
对于潜油电泵井来说,在节能潜力控制的过程中可以从以下几个方面来进行分析 :
2.2.1 排量系数优化提高节能效率
如果潜游电泵井的排量系数超过了0.85,则说明性价比相对较高。对于这一数据来说,需要在工作中进行控制和完善,要对需要优化的系数和设备的性能进行高效处理。同时,不断提升系统的工作效率。
2.2.2 无功补偿措施提高节能效率
54口功率因数未达到标准要求的潜油电泵井 , 通过无功补偿措施 , 其补偿量共计1462.30kvar, 经计算平均每台节电量为2.20kw·h, 则可得其年节电量共计为9×104k W·h。
2.2.3系统优化措施提高节能效率
对于未达到合理运行参数的140口潜油电泵 , 通过系统优化 , 其整个效率从最初的19.84% 提高到了39%, 经计算 ,140口潜油电泵每台可节电2.90kw·h, 则总计节电量为321.55x104kw·h。
2.3 潜油电泵的节能改造
从潜油电泵的节能工作中可以看出,所进行的井下工作多以离心泵为主,这是一种相对比较典型的采油设备。油泵要在持续高温的状态下进行,由于油层比较深所以工作效率比较明显。由于油井深、线路长,若采用较低的电源电压,则线路压降太大,电动机的端电压低无法正常工作。若提高电源电压,线路压降虽小,由于线路分布参数的影响,使得启动过程中反压较高,容易损坏电缆和电机的绝缘性,影响使用寿命。因此,电源电压也不能太高,目前国内大部分油田采用的多是1140伏电压供电。
潜油电泵变频节能调速的优势矢量变频器具备软起动功能,可以在电动机额定电流下顺利起动,故反电势及冲击电流很小,绝缘易受破坏的问题出现几率较低。用矢量控制变频器后,无论重载或轻载,系统的功率因数均较高,电动机需要的无功能量直接取自于矢量变频器,可减少供电线路上的能量损耗。
3 潜油电泵技能的具体要求
在对潜油电泵进行介绍和分析的过程中可以看出,做好设备的节能工作是相对比较重要的。其中潜油电泵所包含的内容相对比较广泛,种类也相对较多,除了电解泵级数之外,还包括电压器等设备在其中。在具体的应用过程中,需要考虑到相关的配套地面的设备,因为配套设备可能会导致潜油电泵运行的效率。还需要对系统效率以及实际的测量效果之间的关系加强控制。要对二者之间的偏差值进行明确,然后根据设备工作的需求来进行改进。另外,供液需求也是需要研究的重点因素。应该以提升单功率和潜油电泵节能性为主,同时还应该对不同的机组类型进行深入了解,这样就可以将电泵的深埋深度作为主要的依据,对油井的具体情况进行深入分析,然后提升数据的准确性和全面性。另外,还应该根据潜游电泵的效率来对油井的静压量进行控制和了解。将所有的节能措施都应用到潜油电泵技能的工作上。
4 总结
综上所述,在实际的石油采集工作中,采用潜油电泵的设备是比较常见的。在实际的工作中,应该保证系统运行的成本达到最低,同时还需要对油田企业的生产和经营的相关问题进行深入分析,找到最佳的生产参数,然后将下泵的深度进行控制,然后对电机的型号以及扬程等进行选择和设置,最终达到节能点,增强节能性。
摘要：在采油工程中,潜油电泵是一种比较常见的油田机械设备,在实际的应用中不仅耗能量相对较大,而且便利性也不是很强。为了提升油田开采企业的工作效率,需要对潜油电泵的能源利用率进行高效控制。最为关键的就是以提升节能效果为前提。将经济效益、社会效益和生态效益相结合,顺应节约型社会发展的主要趋势。本文中,笔者主要对潜油电泵的变频节能效果进行深入探讨和分析,希望能够给相关的油田管理工作人员提供借鉴和参考。
