电潜泵选型计算编译:吴成浩一九九四年八月目录一.粘度对电潜泵性能的影响A.泵送粘性液体时八大基本运算步骤B.举例说明泵送稠油时,各种校正系数的使用方法二.用于高含水井的电潜泵选泵程序三.确定油井的产能方法A.PI法B.IPR法(流入特性关系曲线法)四.现场确定油井产能的简易方法五.计算泵的实际有效功率六.补充说明一. 粘度对电潜泵性能的影响电潜泵在泵送粘性液体时，较之泵送水来，其扬程、排量和效率都要下降，而功率则上升。
但是，目前，粘度对电潜泵性能所产生的全部影响尚没弄清。
现在各厂家都根据自己的泵在各种不同粘度条件下进行试验后，分析出不同粘度对泵造成的性能影响，并相应的作出若干组修正图表。
下面所讲的电潜泵在泵送粘性液体条件下的选泵程序，只是个近似值。
但是，这种选泵程序，对于大多数泵的使用目的来说具有足够的精确度。
如果不考虑粘度影响，将会大大影响泵的工作性能。
实践证明，原油含水的多少，将会直接影响液体粘度的大小。
根据过去的经验，当原油中含水为20%--40%时，其粘度值为原来单一原油粘度的2倍--3倍。
比如说，如果原油原来的粘度为200SSU，当含水为30%时，则实际的混合液的粘度可能会超过500SSU。
目前尚没有找到原油随着含水上升的多少粘度相应增加多少倍的标准计算公式。
因此，在泵送粘性液体时，通常都是先按水的特性，对泵进行选型计算，然后再利用有关的修正系数对上述计算结果进行校正。
但是，在泵送极高粘度液体时，为了选择最佳性能的泵，必须进行实验室试验。
A. 泵送粘性液体时八个基本运算步骤1、按泵送水时的计算方法，计算泵的总压头；2、通过试验或按照下面的图1，计算出在地层条件下脱气原油的粘度；3、通过试验或按照下面的图2，将上述脱气原油粘度校正为气饱原油粘度；4、把上述粘度单位（CP-厘泊），根据图3转换成SSU粘度单位;5、根据含水多少以及在某种含水条件下粘度增加的倍数，对上述第4步中的粘度继续进行校核（见图4）；6、参照表1和表2的校正系数，对已知的总压头、排量、制动马力以及效率进行修正；7、根据上述第6步的结果选择合适的泵、马达；8、选择合适的其他设备，如电缆、控制柜、变压器等；B.举例说明泵送稠油时，各种校正系数的使用方法(注：假如该泵已事先按照泵送水时的基本计算方法，将其扬程、排量计算出来)油井基本数据和已知条件如下：a、油井数据：套管———7”，O.D，23#/FT生产油管——5200FT，2-7/8”EUE射孔段——5300~5400FT泵挂深度——5200FT动液面高度—泵以上200FTb、生产数据井口压力——50PSIGOR ——50 ：1（标准英尺3/桶）井底温度——130°F需要的排量（按水计算）——1700桶/天（即270方/日）需要的总扬程（按水计算）——5215FTc、液体数据：原油比重——16°A.P.I含水率——30%水比重—— 1.02具体步骤如下：1、根据已知条件（A.P.I 16°，130°F），从图1查得脱气原油的粘度为140CP；2、根据已知条件（50GOR以及上述的140CP），从图2将上述脱气原油的粘度140CP，校正为饱和原油条件下的原油粘度值65CP；3、根据图3查得65CP条件下，对应的塞氏粘度为400SSU；4、根据图4，查得在含水为30%时粘度校正系数为：2.8 ,因此，当含水为30%时，混合液的实际粘度值为：400 × 2.8 = 1120SSU ≈1000SSU5、根据表1和表2，查得排量、扬程和制动马力的校正系数分别为：排量校正系数为——Q VIS=0.83扬程校正系数为——H VIS=0.84马力校正系数为——HP VIS=1.16×G注：1).泵的效率为70%时，查表2。
泵效为60%时，查表1。
2).上述系数是泵效为70%的校正系数3).‘G’为混合液体在泵送温度条件下的比重。
因此，使用上述校正系数后，其结果为：总扬程H总=5215/0.84=6208FT总排量Q总=1700/0.83=2048桶/天然后，根据泵水的特性曲线，选择合适的泵机组。
从图5上可以看出，当排量为2048桶/天时（以校正后的排量为准），基本上是处于最高效率点‘A’。
因此，我们以此泵特性曲线为准来计算其他有关参数。
从‘A’点向上作垂线交于‘B’点，再从“B”点向左作平行线交于“C”，得该种型号的泵每级的压头为44.5英尺/级。
然后，再根据上述校正后的总压头（6208ft）以及每级的压头（44.5ft/级），求出该种型号的泵的总级数为：6208/44.5=139（级）。
又从图5上可以查得，每级的制动马力为 1.0，因此，该泵所需要的总的制动马力为：139（级）×1.0/级（马力）× 1.183=164HP注：1.183=1.16×1.02其他设备的选择（比如电缆、控制柜、变压器等）即可根据总的功率（164HP），参考有关资料逐一选择。
二. 用于高含水井的电潜泵选泵程序（选泵基础）注：选泵前，首先必须收集如下的基本资料。
1.油井数据：a.套管尺寸b.生产油管尺寸（外径、内径、扣型）c.射孔段深度d.泵挂深度（垂深和斜深）2.生产数据：a.井口回压；b.目前的日产量；c.生产液面的位置或泵挂处的吸入压力；d.目前油层静压；e.下泵后，希望的生产率是多少；f.井底温度；g.油气比；h.含水率。
3.油井液体条件a.水比重；b.原油比重c.气体比重d.泡点压力e.原油粘度f.PVT数据4．动力源a.电源电压值是多高；b.电源频率（50Hz or 60Hz）c.动力源稳定供电能力5．可能的问题a.是否出砂b.有否腐蚀性物质存在c.有蜡否d.是否存在乳化现象e.气液比是否在允许的范围内f.井底温度是否适宜举例计算：1．油井数据a、套管—— 5 1/2”，17#/fb、油管—— 2 3/8”EUEc、射孔段——1250~1300md、泵挂深度——1225m（直井）2．生产数据：a、井口压力——5kg/cm2b、目前的产量——125方/天c、泵吸入口处压力——45kg/cm2（注：即在125方/天下的泵入口处的流压）d、油层静压——75kg/cm2e、井底温度——60℃f、油气比——10m3/m3g、含水率——90%h、下泵后要求的产液量——150m3/天3．油井条件：a、水比重—— 1.02b、原油比重——0.8762 (API 30°)c、天然气比重——无气（忽略）d、泡点压力——无资料e、原油粘度——无资料4．动力源：a、电源电压——380Vb、频率——50HZc、动力源容量——稳定供给d、可能的问题——无分析：a、由于本井的气液比很低（1m3/1m3，（根据油气比10m3/1m3，含水为90%算得），因此，游离气数量可以忽略不计，而且，只考虑两相流通过生产管线。
b、由于本井含水很高，因此不可能存在乳化现象，磨阻损失可按水特性考虑。
具体步骤如下：1、决定泵吸入口处压力因为本井含水很高，气液比又很低，因此，可获得满意的PI值：PI=已知的生产率/（油层静压-流压）=125/（75-45）= 4.167m3/天/kg/cm2a、压力降=希望的日产液量/PI=150/4.167=36kg/cm2b、在希望的日产液量下的井底流压= 75-36=39kg/cm2（注：39kg/cm2为油层中部的压力）现在要将井底流压（39kg/cm2），换算到泵吸入口处的压力，必须考虑液体从井底流到泵吸入口处沿途的磨阻以及从油层中部到泵吸入口处的这段液柱所产生的回压。
由于这段距离很短，沿途磨阻可以忽略不计，只考虑这段液柱所产生的回压值。
又因为考虑到含水很高, 我们以水的比重近似的代替混合液的比重：（混合液比重=1.02×0.90+0.876×0.10=1.01）。
从图6可以看出，油层中部至泵吸入口处的高度为：1275 m -1225m=50m因此，回压则为：回压= (50×1.02)/10=5.1kg/cm2（注：当水的比重为1.02时，则9.8m的液柱即可产生一个大气压。
）所以，泵吸入口处的压力为：39 -5.1=33.9kg/cm22、求总的动压头：首先必须求出在泵入口处以上的液柱高度：H = (33.9×10)/1.02=332ma、动液面高度：1225 332=893（m）b、将井口回压换算成压头：（5×10）/1.02=49mc、求磨阻查图7得：2.4m/100m总磨阻为=(2.4×1225)/100=29m因此，总的动压头为：H总=893+49+29=971（m）3、选泵（型号）根据表3，查得M-34型泵（胜垂泵）可以满足我们的排量要求（150m3/天）。
因此，我们选此种型号的泵。
4、选泵的级数和马力（根据150方/天排量）在M-34型泵特性曲线上（见图8）查得该泵,每级扬程为:4.8m每级的制动马力为：0.175 BHP因此，所需的总级数为：971/4.8=202（级）但从表4上查得，M-34型泵的标准级数为209 级,与我们的要求（202级）相差不多，为了方便起见，我们选209级。
计算最大制动马力：查图8可知：根据0.175HP/级，因此，209级所需总的制动马力为:209×0.175×1.02=37.3HP5、选择保护器、马达通常保护器、马达选用同一个系列号。
保护器部分所需要的功率，取决于泵的总的动压头高低。
根据图9可查得，对于400系列泵和保护器，当总的动压头为971m时，本保护器所需的制动马力为：2.0HP。
所以，该泵的总功率则为：37.3+2.0=39.3HP选择合适的马达：根据已选择的泵的功率，再选马达。
因为所需的泵的功率值，往往并不一定和现有的标准马达值一致，因此，一般情况下，都要以现有的标准马达值为准（通常比泵的功率稍微高一些即可）。
查表5得42HP的450系列马达比较接近泵的功率39.3HP，因此，我们选此种系列的马达为宜。
至此，主要部分已选择完毕，其他辅件，如电缆、变压器、控制柜等，参考有关的资料可以很容易选择。
三. 确定油井的产能方法在选泵之前，如果地质部门未有给出该井的产能曲线图，那么，我们在选泵之前还必须求出该井的产能曲线图。
只有在根据该井的产能曲线图知道了该井的最大产能之后才能正确选择合适的泵。
确定油井产能有许多种方法，常用的有：PI曲线法（即采液指数法）和IPR曲线法（即流入特性关系曲线法）。
前者适用于生产时流压高于泡点压力条件；后者适用于生产时流压低于泡点压力条件。
A.PI法求采液指数PI曲线的基本公式:qJ= −−−------------(1)p w s-p w f式中: q − (测试时获得的)油井日产液量,m3/天;p w s−(在测试阶段时的)油层静压,Mpa;p w f−在日产液量为q时的井底流压,Mpa;J −采液指数,m3/天.Mpa;例题:已知某井经过测试后获得如下一组数据：a.产液量q=119.2m3/天(750bb/d);b.油层静压p w s=6.5Mpa(925psi);c.在产液量为119.2m3/天时的井底流压p w f=3.87Mpa(550psi);（1）求采液指数PI曲线根据公式(1)可知,当流压p w f=0时,产液量q为最大产液量q m a x。