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[摘 要]电潜泵具有构造简单、工作效率高的特点，排量较大稳定性好，与传统干式泵相比，产量可提升两倍以上，进一步提升采油企业的经济利润与收入，在高含水高产液区具有优势。通过分析电泵井能耗影响因素，从而达到节能的目的，对于吉林油田降低成本有重要的意义。
[关键词]电泵井能耗；优化
中图分类号：TE355.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0028-01
为了达到低能耗提液的目的，实现液量上升、总体能耗基本不变、单耗降低、有效降低电泵井能耗的目标，对电泵井的能源消耗情况和生产情况进行了分析，力求及时掌握电泵井的能源消耗、机组运行和变化、产液情况，能提出合理的治理方案。
1.电泵井能耗影响因素分析
在电泵井能耗的统计基础上，基于对电泵井各部分损失功率的分析和量化，发现影响电泵井能耗的主要因素主要包括：泵挂深度因素、电泵机组自身功率损失、采出流体性质因素、机组电缆的新旧因素、油嘴节流损失以及管柱损失、选泵配泵因素、沉没度因素等因素。
1.1 电泵机组各部分能耗损失
电泵机组自身的功率损耗与电泵机组本身结构、新旧及装配等因素相关，顺着电泵井系统能量流动的方向，可以知道电泵机组功率损失主要有以下几种：电缆的损失、分离器损失、泵的损失、电机的损失、保护器上的损失。各部分损失和效率分析具体如下：
（1）电缆功率的损失
根据统计以及测试数据，全场电泵井平均泵挂深度为1434m，平均运行电流为36A，电缆电阻在20℃时R=0.92Ω/Km，70℃时R=1.11Ω/Km，可计算得出电缆效率最高可以达到93.1%，每千米电缆功率损失为4.3千瓦。
（2）分离器、保护器的功率损失
分离器由容积损失、水力损失和机械摩擦损失等组成。而保护器的能量损失主要是由摩擦损失带来的，对于一定规格和型号的保护器来说，其损耗基本上为定值。根据测试情况，分离器、保护器的功率损耗在3kW左右，两者的效率可达96.6%。
（3）电机功率的损失
潜油电机的能量损耗主要由铜损、铁损和机械损耗等组成。对于一定的潜油电机功率而言，其能量损耗的大小与液体流速以及电机的井温、负载率等有关。在额定负载时，潜油电机的效率一般在62.2%-78.9%之间，负载率越大，效率将会越高。电机功率配置不当，会增加电机空载损耗，从而降低电机效率。
（4）潜油电泵的损失
潜油电泵的能量损失主要是由水力损失、机械损失以及容积损失这三部分组成。其中，机械损失对潜油电泵来说通常是定值，也就是说潜油电泵的能量损失主要来源于容积损失和水力损失，此外还与流体粘度等因素有关。大排量电泵的理论效率一般在50%-60%之间，而小排量电泵的理论效率一般在38%-51.2%之间，额定排量越小，理论效率越低。表5-4给出了电泵各部分的理论效率。
1.2 选泵配泵、沉没度影响
（1）不合理的电泵排量匹配
潜油电泵的经济运行区（即高效区），一般是额定排量的80%到140%之间，当机、泵配置不优化时，排量会偏离高效区，从而造成电泵的能耗过大，潜油电泵的整机效率急剧下降。因此在泵和机的优化配置时，要重点考虑排量高效区。排量偏离高效区的原因是排量选定后，一方面由于供液的不足造成排量偏离高效区；另一方面，由于动液面预测过深，造成配泵扬程过大，损失扬程提高液量。
（2）配泵扬程太大
配泵扬程过大之后，一方面能够增加电机的配置功率，另一方面能够增加泵的机械损耗，造成系统效率偏低。
（3）沉没度的不合理因素
沉没度的过小（小于200m），一是要考虑是否会影响泵的充满程度，二是要考虑泡点压力的大小，防止气体过早过多脱出影响产液量。
1.3 油嘴的节流损失和油管的摩阻损失
（1）油嘴节流损失
电泵井安装油咀生产主要有两个目的，一是为了保证泵的合理扬程与排量，确保泵在高效区内工作；二是为了合理的控制电泵井的生产压差，调节供排关系，保护油层，保持油井的长期稳产，不致因强采过度，造成油井供排失调，保证连续稳定的生产。安装油咀也会带来一些负面影响。一是增加了排液阻力，油咀越小，流阻越大，泵效越低；二是带油咀生产，也会增加作用在泵轴上的轴向力，加重工作叶轮和导壳的机械磨损，从而减少轴承的工作寿命，降低油井检泵周期。截流损失过大主要是由于油井的选泵、配泵以及生产参数调整的不合理而引起的。
（2）油管的摩阻损失
油管的摩阻损失与排量、油管壁光滑程度、油管尺寸、流体粘度以及管柱长度有关。
1.4 采出流体的性质
采出流体的性质不仅影响电泵的效率，而且能够影响电泵的寿命和能耗。若采出流体中含砂量过高，不仅磨损泵的叶轮，导致泵效逐渐下降，而且可能减少电泵的运行寿命或造成泵砂卡等。采出流体的粘度过大，不仅会造成入井流体进泵困难，影响泵的排量和效率，而且也会增加管流摩阻，增大能耗。若采出流体气体含量过高，也会造成电泵欠载停机，甚至会发生气锁，降低泵效。
2.优化设计方法研究
根据有杆泵或电泵井的生产参数，结合井组注采对应状况、地层压力，确定合适的油井产液量，保证电泵井的供液能力。在综合考虑管路、潜油电泵机组和油井三者关系的基础上，通过优选电动机型号、泵型、级数等使潜油电泵井的系统效率达到了最高和最好的节能。在对机组选型优化与配套时应考虑泵的优化选型与配套、機组的附加功率损耗、潜油电动机配套以及动力电缆的选择。根据供液能力确定合理的泵挂深度、电泵排量，使电泵井的沉没度控制在400m以内，从而确保有效的提高电泵井的系统效率。
在完善潜油电泵优化设计理论的基础上，应用潜油电泵优化设计软件实现了电泵井产能预测、优化设计、工况模拟、电泵生产协调模拟等功能。优化配套电泵机组，基本解决了“电机功率过大，电泵扬程过高，电泵带油嘴生产”的现状，达到电机、电泵配套合理，运行可靠，有效提升了电泵优化配套水平。
[关键词]电泵井能耗；优化
中图分类号：TE355.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0028-01
为了达到低能耗提液的目的，实现液量上升、总体能耗基本不变、单耗降低、有效降低电泵井能耗的目标，对电泵井的能源消耗情况和生产情况进行了分析，力求及时掌握电泵井的能源消耗、机组运行和变化、产液情况，能提出合理的治理方案。
1.电泵井能耗影响因素分析
在电泵井能耗的统计基础上，基于对电泵井各部分损失功率的分析和量化，发现影响电泵井能耗的主要因素主要包括：泵挂深度因素、电泵机组自身功率损失、采出流体性质因素、机组电缆的新旧因素、油嘴节流损失以及管柱损失、选泵配泵因素、沉没度因素等因素。
1.1 电泵机组各部分能耗损失
电泵机组自身的功率损耗与电泵机组本身结构、新旧及装配等因素相关，顺着电泵井系统能量流动的方向，可以知道电泵机组功率损失主要有以下几种：电缆的损失、分离器损失、泵的损失、电机的损失、保护器上的损失。各部分损失和效率分析具体如下：
（1）电缆功率的损失
根据统计以及测试数据，全场电泵井平均泵挂深度为1434m，平均运行电流为36A，电缆电阻在20℃时R=0.92Ω/Km，70℃时R=1.11Ω/Km，可计算得出电缆效率最高可以达到93.1%，每千米电缆功率损失为4.3千瓦。
（2）分离器、保护器的功率损失
分离器由容积损失、水力损失和机械摩擦损失等组成。而保护器的能量损失主要是由摩擦损失带来的，对于一定规格和型号的保护器来说，其损耗基本上为定值。根据测试情况，分离器、保护器的功率损耗在3kW左右，两者的效率可达96.6%。
（3）电机功率的损失
潜油电机的能量损耗主要由铜损、铁损和机械损耗等组成。对于一定的潜油电机功率而言，其能量损耗的大小与液体流速以及电机的井温、负载率等有关。在额定负载时，潜油电机的效率一般在62.2%-78.9%之间，负载率越大，效率将会越高。电机功率配置不当，会增加电机空载损耗，从而降低电机效率。
（4）潜油电泵的损失
潜油电泵的能量损失主要是由水力损失、机械损失以及容积损失这三部分组成。其中，机械损失对潜油电泵来说通常是定值，也就是说潜油电泵的能量损失主要来源于容积损失和水力损失，此外还与流体粘度等因素有关。大排量电泵的理论效率一般在50%-60%之间，而小排量电泵的理论效率一般在38%-51.2%之间，额定排量越小，理论效率越低。表5-4给出了电泵各部分的理论效率。
1.2 选泵配泵、沉没度影响
（1）不合理的电泵排量匹配
潜油电泵的经济运行区（即高效区），一般是额定排量的80%到140%之间，当机、泵配置不优化时，排量会偏离高效区，从而造成电泵的能耗过大，潜油电泵的整机效率急剧下降。因此在泵和机的优化配置时，要重点考虑排量高效区。排量偏离高效区的原因是排量选定后，一方面由于供液的不足造成排量偏离高效区；另一方面，由于动液面预测过深，造成配泵扬程过大，损失扬程提高液量。
（2）配泵扬程太大
配泵扬程过大之后，一方面能够增加电机的配置功率，另一方面能够增加泵的机械损耗，造成系统效率偏低。
（3）沉没度的不合理因素
沉没度的过小（小于200m），一是要考虑是否会影响泵的充满程度，二是要考虑泡点压力的大小，防止气体过早过多脱出影响产液量。
1.3 油嘴的节流损失和油管的摩阻损失
（1）油嘴节流损失
电泵井安装油咀生产主要有两个目的，一是为了保证泵的合理扬程与排量，确保泵在高效区内工作；二是为了合理的控制电泵井的生产压差，调节供排关系，保护油层，保持油井的长期稳产，不致因强采过度，造成油井供排失调，保证连续稳定的生产。安装油咀也会带来一些负面影响。一是增加了排液阻力，油咀越小，流阻越大，泵效越低；二是带油咀生产，也会增加作用在泵轴上的轴向力，加重工作叶轮和导壳的机械磨损，从而减少轴承的工作寿命，降低油井检泵周期。截流损失过大主要是由于油井的选泵、配泵以及生产参数调整的不合理而引起的。
（2）油管的摩阻损失
油管的摩阻损失与排量、油管壁光滑程度、油管尺寸、流体粘度以及管柱长度有关。
1.4 采出流体的性质
采出流体的性质不仅影响电泵的效率，而且能够影响电泵的寿命和能耗。若采出流体中含砂量过高，不仅磨损泵的叶轮，导致泵效逐渐下降，而且可能减少电泵的运行寿命或造成泵砂卡等。采出流体的粘度过大，不仅会造成入井流体进泵困难，影响泵的排量和效率，而且也会增加管流摩阻，增大能耗。若采出流体气体含量过高，也会造成电泵欠载停机，甚至会发生气锁，降低泵效。
2.优化设计方法研究
根据有杆泵或电泵井的生产参数，结合井组注采对应状况、地层压力，确定合适的油井产液量，保证电泵井的供液能力。在综合考虑管路、潜油电泵机组和油井三者关系的基础上，通过优选电动机型号、泵型、级数等使潜油电泵井的系统效率达到了最高和最好的节能。在对机组选型优化与配套时应考虑泵的优化选型与配套、機组的附加功率损耗、潜油电动机配套以及动力电缆的选择。根据供液能力确定合理的泵挂深度、电泵排量，使电泵井的沉没度控制在400m以内，从而确保有效的提高电泵井的系统效率。
在完善潜油电泵优化设计理论的基础上，应用潜油电泵优化设计软件实现了电泵井产能预测、优化设计、工况模拟、电泵生产协调模拟等功能。优化配套电泵机组，基本解决了“电机功率过大，电泵扬程过高，电泵带油嘴生产”的现状，达到电机、电泵配套合理，运行可靠，有效提升了电泵优化配套水平。