潜油电泵设计
定向井潜油电泵举升系统工艺设计

2017年10月定向井潜油电泵举升系统工艺设计段旭昆(大港油田第三采油厂第二采油作业区,河北沧州061000)摘要:目前,潜油电泵抽油系统在我国人工举升工作中作为一种主要的方法,在油田得到了广泛应用。
在传统的节点系统分析的求解过程中,通常都是把井口温度作为求解的已知量,将井筒流体温度分布考虑为线性。
但实际上,井口温度会随油井产量的影响而发生变化。
本文针对潜油电泵生产过程中的实际问题,应用节点系统分析方法,建立了综合考虑地层与潜油电泵抽油系统的供排协调关系,定向井套管内径与潜油电泵外径的间隙、潜油电泵长度以及潜油电泵弯曲角对潜油电泵工作的影响的定向井潜油电泵举升系统设计的数学模型,并结合设计的数学模型,给出了潜油电泵举升系统工艺设计的结论和建议。
关键词:潜油电泵;举升系统1定向井潜油电泵举升系统设计研究的意义及现状分析潜油电泵抽油系统具有排量大、自动化程度高、成本低的特点,在现阶段作为陆上高含水油、气井和海上定向井的一种主要的人工举升方式。
提高潜油电泵抽油系统的工艺设计技术水平,对于应用在我国海上油田的高速开发具有非常重要的意义。
合理设计潜油电泵抽油系统,能够为潜油电泵高效开发油气田和提高潜油电泵运行寿命提供基础性的保证。
在节点分析系统的求解过程中,一般都把井口温度作为求解过程中的已知量,认为井口温度是不变的常量,将井筒流体温度的分布看成是线性的变化。
但是在潜油电泵举升系统的实际应用中,井口温度会受到油井产量的影响而发生变化。
随着油井产量的增加,流向井口的热流量不断增大,会使得井口温度出现升高的情况。
把井口温度作为求解的已知量,极容易出现因为井口温度估计不准确而给温度、压力的预测造成误差的情况,导致系统设计的结果与实际情况存在加大的出入,不能对油田开发实际工作起到帮助的作用。
井筒流体温度的设计计算上也存在问题,由于井筒不同深度处的传热介质有所不同,并且井筒与地层之间的温差变化较大,井筒流体温度的分布在实际应用中的分布规律呈现非线性,将井筒流体温度的分布考虑为线性的变化,也容易造成节点分析系统设计结果与实际应用存在较大出入。
潜油电泵机组设计选

潜油电泵机组设计(选泵设计)
二、影响选泵设计的主要因素
影响电泵设计的因素主要有: 1.油管和套管的规格 套管的规格决定着所要选择的泵和电机 的最大规格尺寸,通常应选取套管能允许的 最大投影尺寸的电泵机组(见图1 潜油电泵最 大投影尺寸计算与适应的套管尺寸)。 机组最大投影尺寸S= R1+R2+L1+L 式中D0---套管内径 R1---电机轴向投影尺寸半径 R2---泵或保护器轴向尺寸半径(选较大的一个) L1---引接电缆厚 L----电缆护罩厚
2.井的流入能力
了解井的流入能力(产能)非常重要。油井产能的预测实际上 就是要找出油井产液量与井底流压的关系,即Q=f(Pwf)。通常对于 油井产能的预测有多种方法,其中最常用的方法是油井流入特性法, 其又称为IPR曲线法。
潜油电泵机组设计(选泵设计)
(1)当井中的流压大于气体饱和压力时,由于气体全部溶解 于原油中,泵内各点的井液比重不变,压力梯度也不变,因而可 直接应用采油指数公式计算不同流压下的产能。这对于没有气体 的水源井也同样适用。 采油指数公式: Pwf Q=J(PR-Pwf) PR 3 式中: Q---油井产量, BPD或m /d J----采油(液)指数,BPD/PSI BPD/ft 或m3/d/MPa 0 JPR q PR---地层压力(静压力),PSI或MPa 图2 PWf----流压,PSI或MPa 上式中如果PR 保持不变,则绘出的Q=f(PWf )曲线是一条直线(图2) (2)当井中的流压低于饱和压力时,泵吸入口附近将会有游离气体 产生且在不同吸入口压力时,溶解气油比是不同的,因而井液的比重 也不同,无法找到一个不变的压力梯度,即找不到一个恒定不变的采 油(液)指数。这时产量与井底压力的关系曲线将发生弯曲,对此可以采 用沃格尔(J.V.VOGEL)公式进行计算:
潜油电泵采油工艺的设计说明

潜油电泵采油工艺设计一、设计概要潜油电泵是油田中使用的一种重要的无杆采油设备。
近几年来,特别是国外,生产现场的装机总容量超过了20%,是油田高产稳产的重要手段。
典型的潜油电泵系统主要由地面部分和井下部分组成。
地面部分主要包括:变压器、控制屏和接线盒;井下部分包括:井下管柱、井下电缆、多级离心泵、气液分离器、保护器和潜油电机。
动力通过电缆传递给井下电机,使潜油电机带动多级离心泵旋转,将井下液体举升到地面。
1.1设计目的通过设计计算,了解潜油电泵采油系统组成,工艺方案的基本设计思路,设计容,掌握方案设计的基本方法,步骤以及设计中所涉及的基本计算,加强系统的工程训练,培养分析和解决实际工程问题的能力。
1.2设计容根据油井基本情况,通过潜油电泵举升系统设计计算:1.2.1确定油井产能1.2.2确定井筒压力温度。
井筒压力温度预测主要是根据油井基本资料,计算井筒泵以下温度及压力分布,得到泵入口温度及吸入压力。
1.2.3确定泵入口气液比。
泵入口气液比是选择气液分离器的依据,根据油井基本资料、泵入口压力温度及流体物性计算方法计算泵入口气液比。
1.2.4确定潜油电泵系统设备1.2.4.1气液分离器。
根据供选择的分离器分别计算安装分离器后的进泵气液比,由设计原则(进泵气液比要求)选用气液分离器。
气液分离器效率越高,成本越高,通常只需要选择满足设计原则的分离器。
1.2.4.2选择多级离心泵。
潜油电泵的选择主要是选择泵型及计算所需要的级数。
根据计算出来的油井产量、总扬程,并由供选择的离心泵特性曲线来选择配备多级离心泵。
1.2.4.3选择潜油电机。
当潜油泵的型号、扬程及所需要的级数被确定以后,计算泵所需功率。
选择电机功率还应考虑分离器和保护器的机械损耗功率。
一般情况下,气液分离器的机械损耗功率为1.5KW,保护器为1.0KW。
1.2.4.4选择潜油电缆。
潜油电缆的选择主要是确定电缆型号及压降。
电缆的电压降一般应小于30V/304.8m,电流不能超过电缆的最大载流能力。
潜油电机设计方法分析

式中,摩阻系数为 K1,止推瓦的圆周速度均值为 v, 转子重量为 G,止推瓦的单位均值压力为 P,电机润滑 油粘度为 Z,止推瓦长度为 lE。
(3)转子与润滑油的摩擦损耗。若是将定子和转 子视为两种光滑的圆柱体的情况下,则可对电机转子及 电机定子开槽以后形成的槽口影响进行缩减,润滑油与 转子之间会存在摩擦损耗,其与电机气隙润滑油在圆柱 旋转过程中由于黏度而生成的黏滞损耗相同。 4 潜油电机的设计实验验证 4.1 潜油电机设计及制造方式
推轴承的主要类型,潜油电机上接头位置,其作用为对 整个转子重量进行承担,其会导致电机转子于固定的位 置上开展工作,此外,可承担由于转轴偏置时所形成的 经向拉力。其构成涵盖两部分内容,分别为动块和静块。 电机接头位置上固定着静块,其主要由耐磨性强,软度 较高的锡磷青铜合金材料制作构成,表面由巴氏合金浇 筑,转轴与轴块共同旋转位置固定,其制造材料为钢制 材料在淬火精磨情况下开展,具有较高的表面硬度,组 装中,需要与转轴用键联合固定。若是潜油电机工作正 常的情况下,电机两端位置的静块会对转子的重量发挥 承载效用,形成 P0 为摩擦损耗,其所形成的成推力、 摩擦损耗、潜油电机润滑油粘度系数、平均止推瓦压力 值及圆周角的速度之间存在密切联系,其中摩擦损耗的 计算方式为:
潜 油 电 机 工 作 形 式 为 立 式 工 作, 其 大 都 在 油 井 1000m 以下的位置应用,属于特殊类型的三相异步电动 机,细长为其结构特征。为保障潜油电机运行安全性和 可靠性的提升,分段结构为潜油电机定转子的主要构造。 转子大都由大量的独立鼠笼转子单元组成,二者转子单 元之间,设置安装了扶正轴承。应用铜叠片在与之对应 的定子位置设置了隔磁段。气隙中,润滑油存在,电机 转轴内部大都空心,轴上位置开孔可以连接气隙。潜油 电机在运行正常的情况下,在电机内部所密封的润滑油 会在转子带动打油叶轮的情况下,旋转速度日益提升, 在气隙之中,电机的润滑油利用转轴径向油孔,将其向 转轴的空心腔内部压入,最终由上端的出口向气隙之中 流回,构成了闭合的循环油路体系。止推轴承大都在潜 油电机上接头位置安装,电机转轴偏置所形成的径向拉 力大都由于承受电机转子重量而形成。
潜油电泵选井原则及选泵设计方法标准

潜油电泵选井原则及选泵设计方法标准在石油行业中,潜油电泵是一种常用的采油设备,它通过将电动机和泵体一体化设计,安装在井下,用于将含油液体抽到地面。
在进行潜油电泵选井和选泵设计时,需要考虑多种因素,以确保设备的高效运行和持续产出。
本文将从深度和广度两个方面,探讨潜油电泵选井原则及选泵设计方法标准。
一、潜油电泵选井原则1. 综合考虑地质条件在进行潜油电泵选井时,首先需要综合考虑地质条件。
包括井底油层的产能和产液能力、地层孔隙度和渗透率、地层压力和温度等因素,以充分了解井下情况。
2. 确定井筒尺寸根据地质条件和采油技术要求,确定井筒尺寸,包括井深、井径和井壁稳定性等,以满足潜油电泵安装和运行的需求。
3. 考虑井口条件考虑井口条件,包括地面评台条件、电力供应条件和设备安装空间等,以确保潜油电泵在地面和井下能够正常运行和维护。
4. 安全考虑在选井过程中,必须充分考虑安全因素,包括避免井下事故和环保要求,确保选井和生产过程安全可靠。
二、选泵设计方法标准1. 确定抽油量和井下压力根据油藏地质条件和生产目标,确定潜油电泵的抽油量和井下压力要求,以选择合适的泵型和参数。
2. 选择合适的泵型和材料根据抽油量、液体性质和工作环境,选择合适的泵型和泵体材料,以确保潜油电泵在不同工况下能够稳定运行。
3. 确定电机功率和控制方式根据抽油深度、油液性质和电力条件,确定潜油电泵的电机功率和控制方式,以保证设备的可靠性和经济性。
4. 考虑设备可维护性在选泵设计过程中,需要考虑设备的可维护性和易损件的更换周期,以降低设备使用成本和减少停产时间。
总结回顾潜油电泵选井和选泵设计是一个复杂而又重要的工作,需要充分考虑地质条件、生产目标、安全因素和设备特性等多方面因素。
只有在综合考虑的基础上,选择合适的潜油电泵和设计方案,才能保证设备的高效运行和长期产出。
个人观点和理解在进行潜油电泵选井和选泵设计时,需要注重细节和全面性,不能片面追求技术指标而忽略地质和安全因素。
潜油电泵结构及工作原理(一)

潜油电泵结构及工作原理(一)引言概述:潜油电泵是一种广泛应用于油田、矿山和城市供水等领域的重要设备。
它通过将电机与泵体结合在一起,实现了在液体中进行输送的功能。
本文将详细介绍潜油电泵的结构及其工作原理。
正文:一、潜油电泵的结构1. 泵体:泵体是潜油电泵的主要组成部分,用于接收液体并将其输送到出口。
通常由铸铁或不锈钢制成,具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
2. 输送管道:输送管道连接泵体与泵出口,将液体输送到目的地。
主要包括进口管道、出口管道和排水管道。
3. 电机:电机是潜油电泵的驱动装置,将电能转化为机械能,使泵体能够正常工作。
一般采用三相异步电机,具有高效率和稳定性。
4. 转子:转子是潜油电泵的核心部件,通过转动来产生抽水的动力。
通常由不锈钢制成,具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
5. 导叶:导叶位于泵体与转子之间,起到引导液体流动的作用。
它具有良好的密封性能和高效的动力传递效率。
二、潜油电泵的工作原理1. 启动过程:当电泵供电时,电机带动转子旋转。
液体通过进口管道进入泵体,受到转子的离心力作用,被推向出口管道。
2. 抽水过程:在转子旋转的同时,导叶的作用下,液体在泵体内不断流动。
泵体的设计使得液体呈现连续的流动状态,在吸入管道和排出管道之间形成一个密封的液柱。
3. 提升能力:潜油电泵的提升能力取决于转子的转速和导叶的结构。
通过调整电机的转速和优化导叶的形状,可以提高泵体的提升能力。
4. 故障保护:潜油电泵通常配备有多种故障保护装置,如过流保护、过压保护和过热保护等,以确保设备的安全运行。
5. 维护与检修:为了确保潜油电泵的正常运行,定期进行维护和检修是必要的。
维护内容包括清洁泵体、检查电路连接和润滑轴承等。
总结:潜油电泵作为一种重要设备,其结构和工作原理对于了解其工作原理的人来说至关重要。
本文介绍了潜油电泵的结构、工作原理和维护要点,希望能够帮助读者更好地理解和运用潜油电泵。
潜油电泵工艺

潜油电泵工艺一、潜油电泵结构图5-1潜油电泵结构图1-变压器2-控制屏3-接线盒4-地面管线5-井口6-泄油阀7-单流阀8-多级离心泵9-潜油电缆10-分离器1. 潜油电泵系统由三大部分七大件组成。
井下部分:包括潜油电机、保护器、分离器和多级离心泵;中间部分:潜油电缆;地面部分:变频柜和变压器;2. 潜油电泵各结构介绍潜油电机:主要由定子系统、转子系统、止推轴承、油循环系统及上下接头等组成,给多级离心泵提供动力。
多级离心泵:由多级叶轮和导轮组成、分多节串联的离心泵。
用于把油井中的液体举升到地面。
油气分离器:主要油沉降式和旋转式两种。
保护器:用来补偿电机内润滑油的损失,并起到平衡电机内外压力、防止井液进入电机及承受泵的轴向负荷作用。
3. 潜油电泵的工作原理:电潜泵工作时,地面电源通过变压器变为电机所需要的工作电压,输入到控制屏内,然后经由电缆将电能传给井下电机,使电机带动离心泵旋转,把井液通过分离器抽入泵内,进泵的液体由泵的叶轮逐级增压,经油管举升到地面。
4. 电潜泵型号:QYDB50/2500QYDB:QY-潜油运行,DB-电泵。
理论排量:50m3/d,泵挂:2500m。
二、运行现状分析潜油电泵采油作为一种大排量、高效率、管理方便的机械采油方式,在油田得到了广泛的应用。
然而,对于复杂断块油田来说,油水井的对应连通性差,部分潜油电泵井出现供液不足,影响到潜油电泵的正常生产及井下机组运转寿命。
油井深达数千米,变频器与电动机之间距离也是数千米,因此要求变频器输出波形为正弦波,谐波愈小愈好,否则线路压降很大,电机无输出力矩,拖不动负荷。
用现代高新技术改造现有的油田采油设备是大势所趋。
用现代自控技术和变频调速技术来为油田潜油电泵提供理想电源是这种技术改造过程中的一个重要组成部分。
潜油电泵的电压等级多为1140V 和2300V。
潜泵按放在地平面以下1000~3000米处,工作环境极度恶劣(高温、强腐蚀等),传统的供电方式—全压、工频使它故障频繁,运行成本大增。
电潜泵原理与设计、诊断技术

10)气穴 由于井液进入泵叶轮后,液体流速加快,同时压力降低,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
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
A B C
变压器 接线盒 井口 动力电缆 安全阀 电缆封隔器 卸油阀 单流阀 生产油管 套管 泵 油气分离器 保护器 潜油电机 油层 电缆穿透器
电控柜
控制管线 放气阀
至安全阀控制盘 安全 / 放气阀 环空内的天然气(待一定压力后放空) 放气阀 动力电缆 合闸手柄
Ω 外壳
三相间直阻值不平衡度≤ 2% 三次的平均值-最小值 (最大值) 最下值 (或最大值)
≤ 2%
电缆和绕组中的泄漏电流
对地横穿电流
导体 绝缘层 护套
相间横穿电流
泄漏电流
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;
8)单流阀的作用: a、防止停泵时油管内的赃物下沉而卡泵; b、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); c、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为了克服气锁现象,应尽量增加泵沉没 度,减少气泡体积。
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5.3电动潜油泵5.31设备描述典型的沉没式泵送装置由电机、保护器、吸人段、多级离心泵、电缆、地面配电柜、接线盒和变压器组成。
还有其它一些组件,诸如使电缆紧靠油管的固定装置和井口装置等。
任选设备包括:检测井底压力和温度的压力检测器、单流阀和放泄阀等。
电机在相对恒定的速度下运转,并且电机是通过保护器或密封段直接与泵联接的。
动力是通过三芯电缆传送到并下设备,并且,电缆须捆扎到油管上。
流体由吸人段进人泵并被排人油管,泵送装置也是接在油管上而下入井内的。
当泵只泵送液体时,其泵效才可达最高点。
当然泵能够而且确实在处理混有游离气的液体。
虽然泵处理气的方式还不完全明了但是已经得知,游离气含量过高会使泵效大大降低。
5.32泵性能曲线布朗先生等已经提供了几种泵的性能曲线。
根据泵所能下人的最小套管尺寸,泵可分成儿组。
即便是同一组泵,其性能也不尽相同。
沉没式电泵的性能曲线(图5.32和5.33)表示了泵的压头、马力和泵效随着泵的排量变化而变化的情况。
泵的排量系指采出流体的体积,它包括游离气及/或溶解气。
这些曲线是基于固定的动力频率绘出的——通常是50或60赫兹——可以用变频控制器改变频率。
将方程5. 17代人上述力程,可得:由离心泵产生的压头(英尺/每级),不管泵送流体的种类或重度如何,都是相同的。
但如果将压头换成压力,则必须乘上被泵送流体的梯度。
因此,可用以下式子表示【4】:(泵产生之压力)=(压头/每级)x (流体梯度)x (级数)当液体与气体同时泵送时,泵的排量及相应产生的每级压头和梯度会随着流体从吸人值p3升高到排出值p2而发生变化。
这样,上述公式可改写如下:dp = h(V) x G r(V) x d (S t)(5.7)式中dp——泵所产生的压差的微分,磅/英寸2;h——每级压头,英尺/级;G r——泵送流体的梯度,磅/英寸/英尺;d (S t)——泵级数的微分。
注意,上式中的括号是表示,h和G r是排量V的函数,V由方程5.4求出。
在任何压力和温度下的流体梯度由下式求得:γ(V)G r (V) = 0.433f(5.8)但式中W是在任何压力下和温度下排量V的重量,它相当于在标准条件下的重量,因此:将方程5.9代入方程5.8便得出:ρ在标准条件下1桶液体加上泵送的气体(每一桶液体),或fscρ是在标准条件下气体的密度(桶/标准英尺3)式中gsc将方程5.10代人方程5.7得到:总的级数可通过将上式在吸人压力和排出压力之间的数值积分求得:根据相对密度相当于1.0的流体,泵的性能曲线(图5.32和5.33)可给出每级的马力数。
该马力必须乘以该流体的相对密度.因此,可表示如下:(所需马力)=(每级马力)x (流体相对密度)x (级数)由于每级马力数、流体的相对密度及级数取决于在吸人压力和排出压力下不同的排量V,那么,上述公式可表示如下:γ(V) x d(S,)d(HP) = h p (V) x(5.14)f将方程5.9和5.10代人上面公式,可得到:总的所需马力可通过将上式在吸人和排出压力下的数值进行积分求得:对于每一个泵,都有一个排量范围,在此范围内,泵效可达到或接近其最高点(见图5.32和5.33)。
因此,在吸人压力和排出压力间所选排量的体积范围应保持在泵效范围之内.当然,此范围也可用变频控制器改变.5.33泵的吸入曲线对沉没泵的吸入曲线进行预测应该考虑以下两种情况:(1)只泵送液体;(2)泵送液体和气体.对两种情况都是假设将泵下在井底并且井口压力和油管尺寸固定。
第二种情况,假设所有伴生气同液体一起泵送。
所选择的敏感性变量是泵的级数。
正如下文所述对第一种情况进行电动沉没泵吸人压力的预测是直接的,而对第二种情况则是间接的。
5.331 只泵送液体由于液体只是稍有压缩性,所以采出量的体积可视为不变并且相当于地面的产液量,从而,每级压头也是不变的。
这样,方程5.13可归并成以下公式:解方程5.17,求p3方程5.16也可归并成:将方程5.17代入上述方程,可得HP = h p fsc γ S t (5.20)泵的选择,如前所述,由于套管尺寸的原因使泵的选择受到了限制。
另外,所计划的产量也使选泵受到一定束缚。
若想得到最高产量,则应考虑选择那种泵效范围适于泵送接近该井的最高产量的流量的泵。
5.3311 只泵送液体时泵的吸入曲线的标绘步骤下面叙述了预测泵在只泵送液体时的吸人曲线的标绘次序,并用实例表示。
其计算结果列在图 5.34、5.35、 5.36 和 5.37 中。
(1) 根据套管尺寸和井的产液能力,选择合适的泵。
(2) 由方程5.11计算fsc ρ(气液比=0 ),由方程5.9计算fsc γ (V =q sc )(3) 假设一些不同的产量,并对每一种假设的产量,再进行以下几步:(a) 由泵的性能曲线读出每级压头,并计算出数量(fsc ρ/808.3141);(b)由压力梯度相关式,确定所需排放压力;(c)假设出各种级数,对每一个级数,根据方程5.18计算出吸人压力,(4)对于每个假设的级数,在绘IPR的曲线图上,按照相同的刻度,绘出吸入压力与产量的相关曲线(见图5.34和5.36)。
(5)读出泵的吸人压力与IPR曲线相交点上的各种产量数值。
(6)对于每一种产量,由泵的性能曲线,读出每级的马力数,然后根据方程5.20计算总的马力要求。
(7)绘出产量与级数和马力要求的相关曲线。
将泵的效率范围标绘在同一图上(图5.35和5.37)。
(8)选择合适的排量。
排量的选择。
无论是只泵送液体还是同时泵送液体和气体,所选定的排量必须满足以下标准:(1 )吸人和排出压力之间的体积排量范围必须在泵效范围内。
(2)所选排量在经济上必须是可行的。
在级数以及由此而使产量增加时,油管柱内摩阻的影响便会显著地增大,从而使排出压力升高。
因此,每一级的产量增加数量便不断减少,一直到消失为止。
例题为了说明泵在只泵送液体时吸人曲线的标绘步骤,对两个例题进行了计算。
该泵下在井底,井口压力及油管尺寸固定不变.1号井采用电动沉没泵(只泵送液体)。
由于泵下在井底,所以泵的吸人压力与井底压力相同,因此图5.8中的标准桶液/日IPR是适用的。
有儿种泵可用于7英寸套管井中,但既然下泵的目的就是为了得到最高产量,所以应选择那种泵效范围包含排量接近井的最高产量的泵。
该泵的性能曲线在图5.32中绘出。
由方程5.11可知:fsc ρ= (0.5)(350)(1.074)+ (0.5 )(350)(0.85) = 336.7 磅 / 标准桶由于液体基本上是不可压缩的,所以V 可视为不变并等于q sc ,因此,方程5.9可求解成:将fsc ρ和fsc γ的值代入方程5.18和5.20,则变为:通过假设产量,P 2可根据压力梯度相关式来确定,而h 可由泵的动态曲线查出。
通过假设级数(St)、p 3和HP ,可根据方程5.21和5.22来计算。
在进行这类计算时,泵效范围可忽略不计,从而可表示摩阻的影响,待以后进行泵排量选择时再考虑泵效问题。
对于3 000桶/日的产量来说:已知:p 2 = 3 679磅/英寸2 (压力梯度关系式);h = 38.3 英尺 /级(图5.32)由此,方程式5.21可化成:p 3=3 679-14.952S t (5.23)根据以上方程,假设S t (级数),并计算p 3,可得到:对于其它假设的产量,亦采用相同的步骤。
这些计算结果列在附录5的表5A.5中。
将所得到的吸人压力与在不同假设级数下的q sc (地面产量)的关系绘在图上(见图 5.34),在同一图上按着相同刻度将标准桶液/ 日IPR 曲线绘出。
泵吸人曲线与IPR 曲线的相交点就是各种产量数.例如,某并的产量为3 075标准桶液/日,级数为150。
在此产量下,图5.32表示出每级压头为1.66。
根据方程5.22,总的所需马力为:HP = (0.962)(1.66)(150) = 240HP对于其它产量,也采用此相同步骤。
这些计算结果列在附录5的表5A.6中。
q p (可能产量)与级数和马力的相关曲线绘在图5.35中。
在此图上将泵效范围(5 000〜7 250标准桶液/日)标绘出来。
由图5.35可以看出,在产量超过7500标准桶液/日时,级数和马力需要增加甚快,但产量增加却甚小。
在此情况下,最好选择6000标准桶液/日,因为在此产量下,可使液面(压力)合理下降并使泵在接近其最高效率的情况下运转(见图5.32)。
对于6000标准桶液/日,泵的排出压力为4487磅/英寸2,级数为367 (图5.35),所需马力为640 (见图5.35)。
例题2 (只泵送液体)2号井也采取与1号井相同的计算方法。
经证明图5.33表示的是最合适的泵。
计算结果列在附录5的表5A.7和5A.8中。
表5A.7中的数据与标准桶液/口IPR曲线一起标绘在图5. 36上。
对于各种产量(由图5.36可知)所需马力数列在表5A.8中。
图5.37是可能达到的产量与级数和马力数之相关图。
所选定的产量为375标准桶液/日。
为达此产量,所需级数和马力将分别为410和36。
排出压力需达到2740磅/英寸。
5.332泵送液体和气体由于气体的可压缩性较强,在流体的压力由吸人值变到排出值时,采出流体的体积会发生很大变化。
在吸人压力和排出压力之间的任何一点上,如果将所有气体与液体一起泵送,其体积系数可由方程5.2求出;如果把一定量的气体排空,则应根据方程5.3求出体积系数。
但是,无论哪种情况,产量的体积都由方程5.4求出。
5.3321级数的确定由于流体通过泵时,V (体积)和h(每级压力)是不同的,所以只有在被积式V/h(V)可简化成压力的简单函数时,才可对方程5.17进行直接积分。
但由于VF是非常复杂的压力函数,所以直接积分也是很困难的(见方程5.2)。
因此,建议采用数值积分法。
在泵的吸人段有气存在,意味着泵的吸入压力低于原油(饱和原油)的饱和压力。
如果确实如此,而且所需排出压力高于饱和压力,那么,则应把方程5.13分成两个积分:为了进行数字积分,可将方程5.24改写成较方便的形式:式中P3,i——任何高于饱和压力的吸人压力;P3,j——任何低于饱和压力的吸冬压力;P3,0——排出压力(P2);p3,m——饱和压力(P b);将级数分成两个相加数的主要原因是,由于在饱和压力以上,V 和h只有很小变化,所以3,i p ∆可比3,j p ∆大得多。
事实上,即使是3p ∆值取为p h 和p 2之间的差别,v /h 的数量是在中间点进行估算,也会得到满意的结果。
当采用计算机解时,很容易将吸人和排出压力间的间距分成相等的值(增量)(把3p ∆作为常数)。
方程5.26可写成:数量i i v /h 是在平均压力下估算的,平均压力可由下式求出:实际上,任何压力P 3,i 都可视为吸入也力。