1、提高电潜泵采油系统效率的优化设计摘要：本文以电潜泵采油系统效率的优化设计为研究对象，通过对电潜泵采油系统原理和特点的介绍，针对电潜泵采油系统存在的效率低下、耗电量量高的问题，结合国内外相关电潜泵采油系统优化技术，从电潜泵井产动液面、液量、下泵深度和配套电机功率等参数角度分析系统效率问题和功率损耗问题，利用最新的计算机优化设计软件对电泵井进行系统优化设计，有效降低电潜泵采油系统的耗电量，提升系统效率，推动电潜泵采油系统相关理论的研究和发展。 关键词：电潜泵；采油；功率；优化 前言 随着我国油田开发的深入发展，由于电潜泵采油系统在油田开发的高含水期仍然具有相对高效的强采能力，而排量相对较大，能有效
2、提高油田的单产量，因此在各油田的开发中得到广泛应用。然而随着实际的采油作业的进行，电潜泵采油工艺也逐渐暴漏出不少问题，如电潜泵采油系统的耗电量相对较高，电泵井系统效率低下等问题。因此如何有效降低电潜泵采油系统运行的耗电量，提高电潜泵采油系统运行效率，是优化电潜泵系统设计的主要研究发展方向。分析出电泵井的功率损失的原因，并针对性地予以解决，对降低电潜泵采油系统的耗电量和提升电潜泵采油系统效率具有重要意义。 电潜泵采油系统的原理以及存在的不足 电潜泵采油是一种新型的采油方式。随着采油工艺的发展，为提高地下采油的经济性价比，降低能耗成本，1928 年电潜泵采油工艺被开发出来并在发展中日渐成熟。电潜泵
3、采油系统的电机组设计、机组型套、制造和油井选择、分层开采和运行监测等采油工艺配套方面逐渐完善，适应恶劣采油环境的电潜泵机组研制也取得较大进展，完善后的电潜泵采油系统不仅可以用于采油，而且还能运用于采水注水和排液采气等作业领域。电潜泵采油具有很多独特的优点，如经济效益好、工艺流程简单、适应性好、使用寿命长、管理简便、功率大和排量扬程范围大等特点。电潜泵是一种电动离心泵，离心泵有多级叶导轮串接而成，其运行原理与普通离心泵差别不大。当泵轴的叶导轮在潜油电机带动下处于高速旋转时，液体在叶轮内的离心力作用下沿着叶片流道飞向叶轮周围，液体在叶片的作用下而不断加压加速，速度能逐步转化为压能，紧接着流入下一级
4、叶轮入口。如此通过多级叶导轮循环往复的作用下，流体压能逐级增高，最终获得能克服泵出口管道的阻力的能量，然后流向地面以实现石油开采。评价电潜泵的主要参考数据是额定扬程、额定排量、额定效率、额定转速和额定轴功率等参数。电潜泵采油系统的组成主要分为地面和井下两部分。电潜泵采油系统的井下部分主要是保护器、测压装置、单流阀、潜油泵、泄压阀、动力电缆和扶正器等组成。而地面部分主要是变压器、变频器、配电盘和控制柜组成。电潜泵采油系统虽然具有诸多优点，但是也存在损耗功率高、耗电量高等问题，需要进一步优化设计。 二、电潜泵采油系统效率现状与分析 电潜泵采油系统所损耗的总功率一般可以划分为中间电缆功率损耗、地面设
5、备功率损耗和井下潜油输入功率损耗三大部分。潜油电机是电潜泵采油系统的动力源，也是整个采油系统的主要功率损耗点。潜油电机损耗的功率能占整个电潜泵采油系统功率损耗的百分之八十以上。据此为了更方便地分析电泵井的在井下所损失的功率，特别地将电泵井系统所损耗的功率一共划分四个部分：电潜泵采油系统的有效功率损耗（举升液体消耗的水功率） ；油管压头功率损耗；潜油电机功率损耗；保护器和井下分离器的功率损耗。以桩西采油厂为例，该采油厂具体有三十四口电潜泵采油井，三十三口开井，日均可产液一万吨左右，日均产油可达接近四百吨，综合含水率接近百分之九十七，电潜泵排量能每天达到200 到 300 立方米。为了更方便分析系
6、统效率与电泵采油系统各运行参数的关系，本文将运用计算机电潜泵采油系统优化设计软件找出最佳的能耗降低点和系统效率提高点。对正在运行的电潜泵进行分析计算，平均有效功率为十三千瓦左右，平均系统效率为百分之十六左右，平均输入功率为八十余千瓦。其软件分析结果中，有八口井的系统效率低于 10%，其平均系统效率和有效率功率为 5.03%、4.11KW；其中有 4 口井的系统效率介于 30%到 40%之间，平均系统效率为接近 35%；只有一口油井系统效率高于 40%，系统对应的电泵机组属于低功率低扬程型，平均系统效率为45%左右。综上所述，电泵井系统效率低的重要原因之一是电泵采油系统的低下的有效功率和较高的输
7、入功率的影响。 通过优化软件分析统计可以看出，桩西采油厂中的 33 电泵采油的油井平均电泵扬程和平均有效扬程分别为 1277 米、463.7 米，二者之间的差值为 813.3 米。其中，8 口系统效率低于 10%的有效扬程比电泵扬程小1156.8 米，平均输入功率为 80 千瓦左右；而其中 10 口系统效率大于 20%的有效扬程要比平均电泵扬程小 441.1 米，平均输入功率为 75 千瓦左右。由此可见，如果电潜泵采油系统中电泵扬程高于有效扬程，将会导致系统效率低下而输入功率相对较高的情况。所以，正确的电泵扬程匹配应要遵循电泵扬程不小于有效扬程的原则。所有实验电泵井的有效功率、系统效率和有效扬
8、程的曲线表明，如果电泵井的有效扬程大，则系统效率和有效功率则会相对较高。所以在一定的地层静压的情况下，要提高系统效率必须要确定合适的下泵深度和提液量，并且根据实际调整有效扬程和提液量。 电潜泵采油系统效率优化设计 为了实现电潜泵采油系统的系统效率优化，我们可依据降低输入功率和提高有效功率的原则，分八大步骤完成对电潜泵采油系统设计软件的优化。第一，根据区块开发和地层压力的具体情况选择合适的提液量；第二，依据所选的目标提液量，用电泵吸入口压力值为作控制参数，准确推算相应的下泵深度；第三，确定合适的输油管道内部半径；第四，准确计算当在举升目标产液量时所需的油管压头损失高度和有效举升高度，并且计算出设
9、计井口压力条件下举升目标提液量所需的有效扬程。第五，依据确定好的有效扬程选择与其最合适的电潜泵扬程；第六，依据泵特性曲线度，确定最合适排量的电潜泵；第七，确定举升目标提液量时电潜泵所需的有效功率；第八，确定电潜泵采油所需的潜油电机功率，依据电泵采油井的具体情况，在潜油电机系列中选择匹配最合适的潜力电机功率。依据以上八大步骤编制的电潜泵采油系统优化软件，桩西采油厂的电潜泵采油系统经过优化设计后，优化后平均单井系统效率、泵效和日耗电分别为 35.59%、47.45%、929.3Kw.h，实施后三大数据分别为 27.77%、37.03%和 1164.1Kw.h，对比前后电潜泵采油系统的泵效和系统效率
10、分别提高了 10.4%和 7.82%。 结语 电潜泵采油系统有经济效益好、工艺流程简单、适应性好、使用寿命长、管理简便、功率大和排量扬程范围大等优点，然而也存在耗电率高和系统效率低等问题。因此电潜泵采油系统需要进一步优化设计。经过分析，输入功率、有效功率、有效扬程和提液量等因素是影响电潜泵采油系统效率的重要原因。因此在编制系统优化软件时，需要选择最合适的体液量、下泵深度、有效扬程、有效功率和输入功率等，从而优化电潜泵采油系统性能。 参考文献 1周吉弟，黄盛林，殷德政 1 潜油电动离心泵采油M1 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M1 北京：石油工业出版社， 19931 3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J1 钻采工艺，
