如何設定潛油電泵井欠載整定值標準

吳碧常

摘要： 本文對潛油電泵井中欠載整定值的界定進行了詳細的分析和探討，以便建立更加合理的整定值標準，提高潛油電泵系統(tǒng)的使用壽命，降低油井采油生產(chǎn)成本。

關鍵詞： 潛油電泵 欠載整定

一、前言

在潛油電泵欠載值整定方面，早期的標準是潛油電機額定電流的80%，目前的標準是工作電流的75%-80%。無論欠載值如何整定，其基本思路都是為了保護潛油電泵機組。當電泵井由于軸斷、軸竄或供液能力下降等原因?qū)е聺撚碗姍C空轉(zhuǎn)時，電流值下降低于預先設定的欠載值，電泵控制器就會自動停機從而避免機組空轉(zhuǎn)損壞。因此，找出真正適合生產(chǎn)實際的欠載值，合理設定欠載保護值標準對電泵井生產(chǎn)的實際效果有著重要的影響。

二、目前采用的欠載值設定標準的缺點：

目前各類電泵井生產(chǎn)技術(shù)手冊中提到的欠載值整定標準多為機組工作電流的75%-80%。在生產(chǎn)控制中也普遍依據(jù)這一標準。但在實際的生產(chǎn)環(huán)境中往往因為這種標準存在缺陷而引發(fā)電泵井的不正常生產(chǎn)狀態(tài)，具體現(xiàn)象為機組頻繁欠載停機和機組長期空轉(zhuǎn)兩種情況。其中主要以機組頻繁欠載停機為主。處于這種狀態(tài)運行生產(chǎn)的電泵井很容易導致機組燒毀，由于需要檢泵作業(yè)才能恢復生產(chǎn)，使得最終在油井產(chǎn)量和設備投入上造成巨大的損失。在生產(chǎn)實際中相當數(shù)量的電泵井在機組損壞之前曾發(fā)生過或頻繁發(fā)生過欠載停機現(xiàn)象，現(xiàn)場診斷的損壞直接原因往往多種多樣，但是屬于機組燒毀的井基本都發(fā)生過欠載停機情況，這實際上與電泵井反復停機易造成機組燒毀的經(jīng)驗是一致的。

1、欠載整定值與潛油電機額定電流、工作電流和空轉(zhuǎn)電流的關系：

潛油電機有著固定的額定電流，該數(shù)值與額定電壓、額定功率和電機轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)都屬于潛油電機的固定參數(shù)，具體電機的型號不同則額定電流也不同。工作電流是電泵井投產(chǎn)后穩(wěn)定工作時的電流。該數(shù)值由于轉(zhuǎn)子電磁慣性和功率固數(shù)的原因一般比額定電流小，在井況和本身機械性能不發(fā)生變化時一般也是一個穩(wěn)定數(shù)值?？辙D(zhuǎn)電流是電機空轉(zhuǎn)時的電流。另外根據(jù)電泵機組的特性曲線，也可以看作是泵排量為零時的電流。在實際生產(chǎn)中當發(fā)生軸斷或供液能力極差時電機實際上就處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，空轉(zhuǎn)電流一般為額定電流的60%左右。

2、合理欠載停機的原因

按照工作電流的75%-80%的標準整定負載值，對于工作電流較高的井，當井況發(fā)生變化即工作電流降低時，欠載保護生效機組停機，但此時潛油電機并未處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。在生產(chǎn)實際中，具體的電泵單井由于供液不足，流道結(jié)蠟嚴重等原因造成產(chǎn)量下降，隨之工作電流也下降，欠載停機就會發(fā)生，如果井況不能及時改善，電泵井將在這種生產(chǎn)情況下頻繁的發(fā)生欠載停機。從以往的檢泵過程中和電泵井生產(chǎn)特點上看，頻繁的停機對潛油電泵機組的壽命影響極大，特別是修理機組的使用，頻繁的開啟，大電流的沖擊對修理機組的壽命是致命的。因此在有泵效時情況下，盡量維持機組連續(xù)運轉(zhuǎn)是一種合理的策略。實際經(jīng)驗告訴我們，為了最大程度的避免頻繁啟、停機帶來的危害，在機組泵況不存在問題的前提下，只要機組不處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，就應該保持生產(chǎn)。這時電泵井的日產(chǎn)量雖然處于一個與正常生產(chǎn)時相比較低的水平，但是可以通過清蠟或改善電泵井的井況，使電泵井日產(chǎn)量恢復正常，工作電流也就會升高至原來的正常水平?？梢娺@樣的指導思想對提高電泵井的生產(chǎn)時率和生產(chǎn)效益是有好處的。所以目前欠載整定值大于空轉(zhuǎn)情況下的欠載停機是不合理。

另一方面，對于工作電流較低的電泵井，工作電流的75%-80%將小于空轉(zhuǎn)值，當機組軸斷，軸竄等問題出現(xiàn)時，電流維持在空轉(zhuǎn)值，此時機組反而不會欠載停機，這種情況雖然發(fā)生較少，但對生產(chǎn)管理來講也是不利的。

3、欠載停機對電泵機組的損害

影響潛油電泵機組壽命的因素很多，其中電機系統(tǒng)的損壞是最主要的原因。頻繁欠載停機極大影響了機組壽命，加速了電機保護器的失效。潛油電機保護器的充油腔體與油井連通，從而平衡潛油電機和保護器中各密封部位兩端的壓差。當潛油電機因溫度升高而使?jié)櫥腕w積膨脹時，潤滑機油可從保護器中溢出;當潛油電機因停機溫度降低時，保護器可以向電機內(nèi)腔補充潤滑油。但這種“呼吸”作用的效果是有限的，當保護器內(nèi)腔的電機油因頻繁停機造成井液和機油的混合及沉淀時，井液就會浸入電機造成擊穿短路燒毀引線。另外在頻繁的欠載停機過程中，啟機時的瞬間電流要高出額定電流的3-5倍，這對電機、電纜的絕緣性能和介質(zhì)都會造成損害，特別是修理機組的絕緣介質(zhì)對強電流的沖擊是破壞性的。

因此目前電泵井生產(chǎn)中欠載整定值的設定并不合理，它的缺點是造成大量不合理的欠載停機。

三、新欠載值設定標準的探討與確定。

1、基本原則

電泵井在生產(chǎn)狀態(tài)下實際工作電流的高低受各種因素影響，不宜以此作為欠載整定值的標準。固定型號的電泵機組在不同井況條件下泵效差別較大。例如當供液能力差時泵效也差，此時電泵井排量較低，工作電流處于與額定電流值相比較低的位置; 當供液能力好時泵效則較高，則電泵井排量也高。工作電流較高。因此根據(jù)這經(jīng)常浮動的數(shù)值的75%-80%來計算欠載值就可能遠大于或低于實際的空轉(zhuǎn)電流值。

為了保證電泵井的持續(xù)生產(chǎn)能力，就要維護電泵機組至少在泵效大于零的情況下處于運行狀態(tài)，即潛油電泵泵況正常的機組只要能發(fā)揮一定的泵效就要保持連續(xù)運轉(zhuǎn)。因為機組空轉(zhuǎn)時泵效肯定是零，所以把欠載值設置在潛油電機空轉(zhuǎn)時的電流值應當是符合這一原則的。

2、欠載整定值的確定

電泵機組空轉(zhuǎn)（或接近空轉(zhuǎn)）的原因主要有以下幾種（1）潛油電泵軸斷、軸竄造成泵失效。（2）發(fā)生供液極差、泵吸入口堵死或井液中含氣量大，受氣體泡沫影響太大時，造成泵內(nèi)設足夠的連續(xù)液體的排出，此時也沒有泵效。（3）油管內(nèi)結(jié)蠟或嚴重阻塞流道造成潛油泵內(nèi)液體被憋住，此時也沒有泵效。在這三種情況中，軸斷時的工作電流等于空轉(zhuǎn)電流，供液差時稍高，蠟堵時更高，但它們的差別并不大，實際上此時潛油電機的運行電流處于或極其接近空轉(zhuǎn)電流值。顯而易見，此時機組沒有必要再繼續(xù)運轉(zhuǎn)，欠載保護應在這些情況發(fā)生時立即生效以保護潛油電泵避免空轉(zhuǎn)損壞。

潛油電泵空轉(zhuǎn)電流值為額定電流值的60%，固定型號的潛油電泵機組都有固定的額定電流值，所以空轉(zhuǎn)電流值是固定的，只要把欠載值整定到這個空轉(zhuǎn)電流值就可以達到防止?jié)撚碗姳每辙D(zhuǎn)的目的。在生產(chǎn)實踐中，應該把這個標準提高到額定電流的65%左右，以此作為警戒值，目的是確保潛油電泵機組不會發(fā)生由于工作電流值處于稍高于理論空轉(zhuǎn)電流值時造成的長期空轉(zhuǎn)情況。當然這也是理論折中標準，如果能根據(jù)個井情況設定整定值會更有效果，不過這需要高科技含量的數(shù)字電路支持，這也是今后油田采油設備控制電路發(fā)展的方向。

四、總結(jié)

通過以上的分析，對電泵井欠載值整定有了新的認識。

目前使用電泵井欠載值整定標準（工作電流的75%-80%）有如下缺點

1、難以把握電泵井實際生產(chǎn)中變化的井況、泵況動態(tài)。

2、頻繁的欠載停機直接影響機組運轉(zhuǎn)時率，造成大量的產(chǎn)量損失。

采用電泵井額定電流65%為標準的整定方法的主要優(yōu)點是

1、能有效的保障電泵井處于有泵效的生產(chǎn)狀態(tài)，利于機組的連續(xù)運轉(zhuǎn)。

2、避免不合理的欠載停機，延長電泵井壽命，提高檢泵周期。

3、避免不合理的欠載停機，提高電泵井運行時率，減小產(chǎn)量損失。4、生產(chǎn)管理實施上簡單有效，易于推廣，效益巨大。