电泵井系统效率提升与改善措施探讨

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  摘要:潜油电泵成为埕岛油田主要的一种采油方式。埕岛油田共有电泵排量以45~80m3/d为主。(1)受电泵种类、单节泵级数、单级扬程、电机功率、变压器等配套地面设备等因素的影响,提升系统效率和节能效果与理论计算数据有一定的偏差。(2)在供液能力强的电泵井上推广应用单功率、低扬程电泵机组,节能效果较为理想,但受目前海上变压器电压等级的限制。(3)优化电泵下泵深度要充分考虑油井的复杂状况,优化数据的可靠性依赖于油井静压、流压等基础资料的准确可靠。(4)电泵采油一次性投资高,实施措施时应在检泵作业时实施优化措施。降低电泵采油井耗电量,提高系统效率,已成为降低电泵采油成本重要途径。
  关键词:埕岛油田;潜油电泵;功率损失;节能降耗
  潜油电泵为埕岛油田主要的一种采油方式,大部分能量消耗在潜油电机本身,潜油电机常规陆地有杆泵采油井对比,电泵井耗电量高。本文对埕岛油田潜油电泵井能耗现状进行了分析,从潜油电泵机组配套电机功率、电泵扬程、下泵节数、下泵深度等方面入手,测算潜油电泵各部分功率损失,对比各部分功率及电泵采油系统效率變化,找出了节能降耗的潜力,并提出了优化方案,可以提高系统效率,降低能耗。
  1 问题的提出
  根据测算:平均单井耗电量1359.2kW h,平均吨液耗电34.9kW h,平均系统效率12.1%。根据经验公式计算,目前正常运转潜油电泵井平均有效功率仅为5.60kW。克服油管磨擦所消耗的平均功率5.12kW;电缆的损失功率平均9.10kW;地面设备损失功率平均1.40kW。潜油电泵井的平均输入功率36.10kW。大部分能量消耗在潜油电机本身,潜油电机的效率很低,平均电机效率只有39.53%。与常规陆地有杆泵采油井对比,电泵井耗电量高,每口电泵井相当于5口抽油机井的耗电量(抽油机井平均单井日耗电量255kW h),有较大节电潜力。因此降低电泵采油井耗电量,提高系统效率,已成为降低电泵采油成本一条重要途径。
  2 影响电泵井系统效率主要因素
  2.1 潜油电泵井下泵深度的影响
  潜油电泵井的下泵深度对潜油电缆功率损失、油管压头损失功率影响较大。下泵深度越大,潜油电缆损失功率和油管压头损失功率越大。电泵井统计结果见表1。
  2.2 配套电机功率的影响
  目前埕岛油田潜油电泵井在用潜油电机大部分为45、60、70、80、100kW系列电机,下泵节数2节、4节,扬程1 000~2 000m。普遍存在电机功率偏大现象。目前调研电泵井电机平均有效功率只有5.6kW,平均系统效率只有12.81%,电机功率利用率低。根据对潜油电机输入功率、有效功率和吨液耗电的对比计算和测试,吨液耗电量与电机的输入功率关系较大,输入功率越高,电机效率越低,吨液耗电量越高。
  2.3潜油电泵机组扬程大小影响
  潜油电泵机组扬程的大小与电泵的级数有关,电泵级数越高,扬程越高,举升液体消耗的功率也就越高。根据统计结果,目前海上电泵井排量在45~80m3,节数多为2节泵,平均扬程为在1800m,平均吨液耗电为29.91kW h;电泵下井节数为3节时,平均扬程3 000m,平均吨液耗电47.05kWh。因此在配套电泵机组时,应根据下泵深度合理匹配相应的电泵级数,最大限度地降低扬程。
  2.4 泵吸入口压力存在过高或过低现象
  平均泵吸入口压力高达7.5MPa。泵吸入口压力高虽然对油井生产有益处,但过高的泵吸入口压力造成油管压头和动力电缆损失大。统计数据看:泵吸入口压力大于7.0MPa的10口井与泵吸入口压力在2.0~5.0MPa的3口井对比,动力电缆功率损失高出1.04kW,两项损失功率折算日耗电量高出121.9kW h。
  3 采取措施
  从以上分析看,目前电泵采油井具有较大的节能潜力,通过对潜油电泵系统的优化设计,可以达到节能的目的。但由于潜油电泵系统的设备投资高,只能在现有设备的基础上根据各油井的具体情况进行参数优化和选择,包括电机型号、下泵深度、电泵扬程等。
  3.1选井
  根据目前电泵井生产情况及机组配套情况,对优化设计泵深与目前下泵深度差值在100m以上的电泵井进行重新优化设计。
  3.2 优化设计方案
  在保证目前产液量、综合含水等参数不变的条件下,充分考虑下泵深度、配套机组扬程、电机功率、油管内径等参数,在满足油井举升高度、前提下,尽可能地使用单功率电机和单节电泵,使各种参数尽可能地达到最佳匹配,最大限度地降低各类损失功率。同时考虑井下电机所处环境的复杂状况,优选电泵机组时按电机效率75%、泵效率50%测算。
  3.3设计方案效果
  根据对电泵井设计结果,平均单井每日可节电467.8kW h,吨液耗电降低了10.6kW h。油管摩阻损失功率、动力电缆损失功率、地面损失功率三项合计平均单井降低损失功率5.8kW,电泵系统效率由12.1%上升到46.5%,泵效由16.2%上升到46.5%。另外平均单井节约油管和电缆330m。因此优化后设计方案理论上具有较好的经济效益。
  参考文献
  [1]对于潜油电泵常见故障的维修及处理方法[J]. 李文超.  科技与企业. 2016(14)
  [2]潜油电泵井效率分析[J]. 冷续增.  内蒙古石油化工. 2014(12)
  (作者单位:胜利油田海洋采油厂海三采油管理区)
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