电泵的选泵.docx

1、电泵的选泵选井选泵的基本方法典型电泵的应用：（Typical ESP application）I.高含水条件；(High-Water-cut)II.高油气比条件；(High-GOR)III.高粘度条件；(High Viscous fluids)IV.变速控制条件。(Variable speed driver)第一节：高含水条件第一步：收集并分析可以得到的资料；主要包括四方面的资料：1油井资料；2生产资料；3油井流体资料；4电源资料。1、 油井资料1） 套管：外径7（inch），重量23（ibs/ft）；2） 油管：外径2 7/8（inch），外加厚，8扣/inch（新的）；3） 射孔井段：53

2、005400 （ft）；4） 泵挂深度：5200 （ft）。2、 生产资料1） 井口油压(P0)：150（psi）；2） 测试产量(Q)：900（bfpd）；3） 基准点(H)：5350 (ft)；4） 测试压力(P)：985（psi）；5） 井底静压(Pr)：1650（psi）；6） 井底温度(T)：180（）；7） 气油比：未知；8） 含水率：90；9） 设计产量(Qd)：2000（bfpd）（地面桶数）。3、 油井流体情况1） 水的比重(rw)：1.02；2） 原油的API重度(ro)：30度；3） 气体的比重(rg)：未知；4） 气体的饱和压力：未知；5） 原油的粘度：未知；6） 高压

3、物性参数：未知。4、 电源资料1） 初级电压：7200/12470（V）；2） 电源频率：60（Hz）；3） 电源容量：稳定系统；4） 可能存在的问题：（砂、蜡、垢、腐蚀、乳状液、气、温度）全部未知。5、对资料进行分析1） 气体资料不可使用，为实际应用起见，假设仅有油水混合物通过电泵。2） 由于含水比较高，可以认为没有乳化情况，可以使用水流动磨损曲线。3） 资料中已经提供了泵挂深度，如果没有提供，泵挂通常安装在射孔井段之上（距射孔井段100m左右）。4） 泵吸入口压力要求高于流体的泡点压力，一般情况下，泵吸入口压力大于100psi（表压）。第二步：确定泵吸入口压力1、 计算采油指数式中：Q-测

4、试产量，bfpd； Pr-油藏静压，psi； Pwf-油井流压，psi（在测试产量下）。2、 计算2000bpd时的流压3、计算泵吸入口压力（1） 计算原油的密度（2） 计算混合液的密度 （3）计算泵吸入口压力（pump intake pressure）P吸Pwf基准点深度的压力泵挂深度的压力 Pwf=172 106（psi） （4）计算沉没度 H沉没度 第三步：确定总动压头H总H静H摩阻H油1、 静举升高度 H静=5350=4957（ft）2、 摩阻损失使用Hazan-williams公式：式中：H摩阻油管摩阻损失，ft； Q设计流量，加仑/分；ID油管内径，inch；油管内径统计表油管直径

5、（inch）11 1/41 1/22 3/82 7/83 1/24 1/25 1/26油管内径（inch）1.0491.3801.6101.9952.4412.99245.0126.065 C摩阻系数，超过10年的油管，C94； 小于10年的油管，C120； 玻璃纤维油管， C130； 塑料油管， C140。H泵实测泵挂深度，ft。由于是新油管，C120，ID2.992（inch）Q=20000.02917=58.34加仑/分 =2.0830.71371849.4/206.9520010-3=1.48668.9385.2=31.85520010-3 =69（ft）3、 油压压头4、 总动压头H

6、总H静H摩阻H油4957693435369（ft）5、油井产能的重新确认（1） 确定潜油电泵井的最低沉没度，一般要求大于300米（985ft）；（2） 已知油层中部深度H中（没有该值也可以采油射孔顶界数据），混合液的相对密度SGL，（3）混合液的液柱高度（油层中部深度泵挂深度）300米（985 ft），（4）计算井底流压Pwf：公制： 英制： （5）已知油藏静压Pr，PI值（m3/dMPa）bbl/psi，那么，预计油井产量： （6）比较预测产量和所提供的产量大小。 5、打印计算结果总动压头的计算结果 油田名称： 设计时间： 井 号： 设 计 人： 序号名 称单 位结 果1套管Inch72油管

7、Inch2 7/83泵挂深度ft52004设计排量bfpd20005井底温度1806混合液的比重1.017泵吸入口压力psi1068沉没度ft2429静举升高度ft495710摩阻损失ft6911油压压头ft34312总动压头ft5369第四步：选择泵型在允许的情况下，一般首先选择最大直径的机组，选择最大直径机组的三个优点是：1）随着设备直径的增加，效率提高；2）较大直径的机组，通常机组价格较低；3）由于流体的流速较高，机组在运行中容易得到冷却。不同套管和不同机组的匹配情况套管外径 OD配套的机组系列电机保护器泵4 1/2（114.3mm）3753383385 1/2（139.7mm）375,

8、450338,400338,4006 5/8（168.3mm）375,450,544338,400,513338,400,513,5627（177.8mm）450,544,562400,513400,513,5627 5/8（193.7mm）450,544,562400,513400,513,5628 5/8（219.1）450,544,562,725400,513,675400,513,562,67510 3/4273.0mm450,544,562,725400,513,675,875400,513,562,675,87513 3/8339.8mm400,513,562,675,875,10

9、25多级离心泵的技术规范系列序号排 量最佳排量范围60hz(bpd)50hz(m3/d)60hz(bpd)50hz(m3/d)338DC800DC1000DC125080010001250106132166550950700130095017007312693172126225400FV320FS400FC470FC650FC925FS1150FC1200FC1600FC2200FC2700FC4300FC60003204004706509251150120016002200270043005600425363861231521592122913585707421804601805303505

10、7545085070011508001500950155012002100150028001800350030005200360068002461247047766011393152106199126205159278199371238463397689477901513GC1200GC1700GC2200GC3000GC3500GC4100GC6100GC820012001700220030003500410061008200159225291397464543808108680016001300220015003000220036002200470025005600365081004400

11、1030010621217229219939729147729162333174248410735831365562KC12000K1500012000150001590198795001450011250187501259192114902484675HC7000HC9000HC12000HC19000700090001200019000927119215902517450090006000115007500150001200024500596119279515249941987159032461、 根据套管尺寸，选择合适的匹配机组。2、 根据设计需要的排量、频率，选择相应的离心泵系列、型号

12、。3、 根据选择的泵型，查该泵型的特性曲线，从泵特性曲线上，查出设计排量2000（bfpd）时，单级压头（49.7ft/级）和单级制动功率（1.09HP/级）。4、 计算泵级数：泵级数总动压头/每级压头即：泵级数5460ft/49.7ft/级110级5、 计算泵的制动功率（BHP）：泵的制动功率泵的制动功率/级级数混合液比重 1.09HP/级101级1.01 =121HP第五步：保护器和电机的选择通常保护器的系列与离心泵的系列相同，尽管也有例外，但是需要特定的接头。在本例中，假设保护器与离心泵的系列相同。1、保护器功率的确定保护器需要的功率取决于泵产生的总动压头，有两种方法可以确定保护器的功率

13、，一种是查功率总动压头曲线，根据总动压头（5464ft）确定保护器的功率（3HP）；另一种是根据经验计算。513系列保护器功率总动压头曲线电机需要提供的总功率121HP3HP124HP。2、 确定电机查562系列电机技术规范，可以选择562系列电功率130HP，562系列电机技术规范功率（HP）电压/电流（V/A）长 度重 量60Hz50Hz60Hz50HzftmLBskg35352929460/441250/16383/441042/165.45.41.651.6538338317417450504242460/631250/23383/631041/236.86.82.082.084864

14、8622122165655454805/471250/30671/471042/308.38.32.522.5259059026826882826868780/601230/38650/601025/389.79.72.952.956936934143141001008383805/722145/27671/821787/2711.111.13.393.397967963613611151159696780/852030/33650/851692/3312.512.53.823.828998994084081301301081081250/602145/351042/601787/3514.0

15、14.04.264.26100310034554551501501251251205/722210/391004/721842/3915.415.44,694.69110611065025021651651371371115/852230/43929/851858/4316.816.85.135.13120912095485481801801501501230/842210/471025/841842/4718.218.25.565.56131213125955951951951621621055/1052145/52879/1051787/5219.719.76.006.0014151415

16、6426422252251871871230/1052190/591025/1051825/5922.522.56.876.87162216227367362552552122121405/1052145/691171/1051787/6925.425.47.747.7418281828829829从562系列电机技术规范中可以看出，130HP的电机有两种，选择的标准要考虑如下因素：1 高电压（低电流）电机，电缆能量损耗较小，因此，需要的电缆导线直径较小；2 电机电压越高，电机价格越贵；3 考虑现有的设备。在某些情况下，由于电缆直径小带来的资金节约，抵销了电机的成本的变化，因此在应用中，选择高

17、电压电机：130HP，2145V，35A。第六步：选择电缆电缆选择考虑电缆尺寸、电缆损耗和成本。电缆尺寸选择考虑电缆压降、电流、油管接箍和套管之间的有效空间。1、压降确定电缆压降计算根据电机电流和井底温度，可以查电缆压降曲线，也可以采用经验公式来计算，经验公式如下：1电缆：U=0.213ITWH泵/1000ft2电缆：U=0.27ITWH泵/1000ft4电缆：U=0.45ITWH泵/1000ft6电缆：U=0.675ITWH泵/1000ft式中：U电缆压降，V； I电机电流，A； TW温度系数； H泵设计泵挂深度，ft。温度系数(TW)统计表温度，（）温度系数温度，（）温度系数温度，（）温度

18、系数100（38）110（43）120（49）130（54）140（60）150（66）160（71）1.0701.0921.1141.1361.1571.1791.201170(77)180(82)190(88)200(93)210(99)220(104)230(110)1.2231.2451.2671.2881.3101.3321.354240(116)250(121)260(127)270(132)280(138)290(143)300(159)1.3761.3981.4201.4411.4631.4851.5074电缆，温度193，温度系数为1.267，电流35A，泵挂深度（52002

19、00）ft，那么U=0.45ITWH泵/1000ft 0.4535A1.2675400ft/1000ft 108V查压降图，4电缆，在68时，每1000ft压降16V，泵挂深度5200ft，再加上地面预留200ft，井底温度193时的温度系数为1.267，那么 U=1654001.267/1000=110V电缆压降超过铭牌电压的5时，使用标准控制柜启动机组是安全的。2、地面电压预定的地面电压电机铭牌电压电缆压降 2145V110V2255V3、 电泵系统的功率系统功率1.732地面电压电机电流/1000137KVA第七步：变压器的选择变压器的选择根据电源供电电压（7200V、12470V）、预

20、定的地面电压（2256V）和需要的功率（137KVA）来确定。变压器的总功率大于或等于137KVA，选择一台三相137KVA的变压器或者三台单相变压器，可使初级电压降至需要的地面电压。第八步：控制柜的选择控制柜的选择依据地面电压、电机电流和总功率来确定。第九步：附属设备的选择电泵的附属设备包括单流阀、泄油阀、井口、电缆卡子和小扁电缆。井口的选择根据套管尺寸、油管尺寸、泵挂深度、压力极限、电缆尺寸和结构来确定。第十步：潜油电泵设计书国家（地区）： 油田名称： 井号： 设计时间： 设计人：第二节：高粘度流体条件下在大多数情况下，潜油电泵能够抽汲水和粘度比较低的原油。然而，在某些情况下，潜油电泵用来

21、抽吸粘度与水相差悬殊的流体，黏性流体有很高的内部阻力，阻止其流动。因此摩擦损失增加，导致压头较低，制动功率增加。粘度也影响漏失损失，发现在最高泵效点，黏性使泵的排量下降。如果电泵开采黏性流体，选泵时必须考虑这些因素。 在石油工业中，黏性流体主要指低比重原油或者地层乳状液。在第一种情况下，测定粘度以后，建立粘度温度关系（粘温曲线），在给定的温度和压力下，使用某一经验公式来确定粘度。第二种情况下，如果油和水形成乳状液，问题相当复杂，乳状液的粘度比混合液的粘度高得多。每一种乳状液的表现都不尽相同，几乎没有什么准则来确定以物理特性为函数的乳状液粘度。在这种情况下，推荐进行实验室试验，来模拟油井条件下乳

22、状液的性能。选泵步骤：1、 从实验数据（资料）或相互关系来确定油藏温度下，不含气原油的粘度；2、 用PVT资料或相互关系来确定含有溶解气时，泵吸入口压力。3、 已知气体饱和度时，校正不含气原油的粘度；4、 把粘度单位转变成SSU单位；5、 通过实验室试验或使用可以得到的资料，校正含水流体的粘度；6、 泵的选择和校正系数依据：1 使用设计的流量和套管尺寸，来作为选泵的标准；2 用混合流体的粘度来确定性能校正系数。7、 总动压头的确定如下：1 与高含水油井中的方法一样，计算静举升高度；2 考虑预计产出流体的粘度，计算出油管的摩阻；3 把井口压力转变为液柱高度；4 上述三相相加，可以计算出总动压头。

23、8、 把设计的产量和总动压头转变成：1“拟”流量；2使用校正系数的“拟”压头；9、 使用泵特性曲线：1 确定在“拟”流量下的单级压头，计算产生“拟”压头所需的泵级数；2 使用校正系数，计算所需的总动压头；3 选择必要的附属设备（同高含水情况一样）。应用举例：第一步：资料收集和分析1、 油井资料1 套管尺寸：7 inch，23磅/ft；2 油管尺寸：2 7/8 inch，外加厚，8扣/inch；3 射孔井段：53005400（ft）；4 泵挂深度：5200（ft）（孔眼之上100ft）。2、 生产数据1 井口压力：50（psi）；2 气油比：NO；3 井底温度：130；4 设计排量：1700（b

24、fpd）（地面桶数）；5 泵吸入口压力：350（psi）在1700（bfpd）。3、 流体特性1 油的API度：15度；2 含水率：30；3 水的比重：1.02；4 气的比重：NO。4、 电源1 初级电压：7200/12400V；2 频率：60Hz；3 可能的问题：粘度。美国粘度换算图的公式化其雷诺数的定义为 （1）式中：Qopt-额定流量，m3/h；Hopt-扬程（对于多级离心泵应取单级叶轮的扬程），m；-输送温度下粘性流体的运动粘度，m2/s。换算单位：1厘泊（cp）=1mpa.s1pa.s=1N.s/m2=1kg/（m.s）,=/,m2/s=1103mpa.s/（kg/m3）计算可得Re

25、值，取雷诺数Re的常用对数Re作为自变量，根据这些数据，推导出各换算系数与雷诺数的关系式（2）（7）。 （2） （3） （4） （5） （6） （7）SSU（赛氏通用粘度秒数）公式SSU=2.273CP./SP.Gr.+(CP./Sp.Gr.2+158.4)0.5SSU=2.2736.9106(R/Sp.Gr.)+(47.611012R/Sp.Gr.2+158.4)0.5SSU=2.273CST+(CST+158.4)0.5式中：CPViscosity in Centipoise （厘泊）； RViscosity in Reyn （雷恩）； CSTViscosity in Centistoke

26、s （厘沲）； Sp.Gr-specific gravity (比重)。一、 在130时，原油的API度为15度，利用不含气原油在不同地层温度下的粘度曲线，确定不含气原油的粘度大约210厘泊。二、 利用在地层压力下溶解气油比曲线，确定泵吸入口压力350磅/平方英寸时的溶解气油比50标准立方英尺/桶。三、 利用饱和压力下，在地层温度和压力下的粘度曲线，确定饱和压力下的粘度大约95厘泊。四、 把95厘泊转变成SSU（赛氏通用粘度秒数）：1 混合液比重（1.020.3）（0.9660.7）0.9822 SSU2.273CP/S.G.+(CP/S.G.2+158.4)0.5 =2.27395/0.982+(95/0.9822+158.4)0.5 =442SSU五、 假设介质为乳状液，含水为30时，利用乳状液的粘度校正曲线图，确定出粘度校正系数2.8，那么校正后的粘度为442SSU2.81238SSU。六、 泵的选择：根据设计排量1700BPD、套管尺寸7inch，可以选择513系列、GC2200泵。利用GC2200粘度校正系数表，使用插值法，确定GC2200泵排量、压头和制动功率的校正系数：排量0.68