1、s 中华人民共和国石油天然气行业标准SY /T 5904-93 潜油电泵选井原则及选泵设计方法1994-01-06发布1994-06-01实施中国石油天然气总公司发布中华人民共和国石油天然气行业标准SY /T 5904-93 潜油电泵选井原则及选泵设计方法1 主题内容与适用范围本标准规定了潜油电泵选井原则及选泵设计方法的资料准备、气体计算、油井产能预测、潜泊电泵机组的选择。本标准适用于溶解气驱和水驱油藏油井设计选择潜油电泵的方法。2 引用标准SY 5167.1 潜油电泵机组型式、基本参数和连接尺寸SY 5167.2 潜油电泵技术条件3 油井的选择3. 1 选井原则a、注采系统完善，b.油井产能
2、达到要求，C.井况符合条件，d.工艺措施无影响，e.潜油电泵机组的最大投影尺寸与套管内径匹配。3.2 资料准备3.2.1 油井原始资料a.油井套管规格及人工井底深度，b.油井油管规格及其联接螺纹规格，C.油层中部深度及射孔井段，d.原油及天然气相对密度，e.井底温度，f.原油粘度，g.饱和压力1ft.原始气油比，h.含砂量、结蜡及腐蚀情况。3.2.2 油井目前生产数据a.油压及套压，b.油井产液量及含水率sC.采浓指数及采油指数，d.地层应为及流压Be.生产气泊比及总产气量。3.2.3 综合资料a.套管损坏情况及部位，b.井场网路电源电压，c.设计泵挂深度，中国石油矢然气总公司1994-01-
3、06批准1994-06-01实施SY /T 5904-93 d.注采系统完善程度。4 气体计算4. 1 溶解气油比4. 1 . 1 饱和压力下溶解气油比由式(1)进行计算。I loo-0125(141Efv。-131.u1t.205R.b=0.1342Y，110XPbX.LVn nnnQlrL.;，-? -,. (1) Tlll .,. u 100.00091(1. 81+32) J 式中ZR.b一一在饱租压力下的溶解气油比，m3/m3, 一一天然气的相对密度Fo-一原油的相对密度，Pb一一饱和压力，MPaJ t一一井底温度，C。4. 1. 2 流压低于饱和压力，溶解气油比需进行校正a校正溶解
4、气油比由式(2)进行计算.R.p=R.bX/。. . . . (2) 1.0 0.8 0.6 L飞。J式中IBo-泊层原油体积系数。4.4 泵醺入口气溃比泵阪入口气液比为在泵吸入口处游离气体积占泊、气、水总体积的百分数。可用式(6)计算。GLR=-，(1一fw)(GOR - Rsp)B . X 100% (6) ，、n卡(1-f ,) (GOR - R.p) ,+ f. 式中IGLR一一泵吸入口气液比，畅，j，一一含水率，畅，GOR一一生产气泊比，m3/m3g 根据式(6)可以计算出不同泵吸入口压力下的泵吸入口气液比值，作出泵吸入口压力与吸入口气掖比关系曲线(见图2)。4.5 泵眼入口压力根据
5、油气分离器分离气体的能力，从图2上可查出在电泵抽油时的泵吸入口压力。V趴凰MAO。pp ,MPa 图2泵吸入口压力与吸入口气液比关系曲线5 油井产能确定5. 1 纯油，.流时的流压确寇纯油掺流时，可直接应用采油指数公式计算不同流压下的产量。即aqm.n. =Jo X PR . . . . . . . . . (7) Pwr=PR-qo/ J。(8)式中Iqm.，.-一纯油渗流时的最大产量，旷/d.Jo-采油指数，m3/(MPa d)J P.f一一流压，MPaJ PR-一地层压力，MPaJ q。一油井产油量，m3/d。5.2 油、气海流时的流E确定5.2.1 对于直线渗流段(见图3)，可按5.1
6、中的方法计算。3 SV /T 5904-93 q,m3/d ZE队龟。油、气渗流特性曲线图3由沃格尔公式可直接得到式(份。. (9) 对于曲线渗流段，二主=1-0.2(告)一O.8(告yqrnl=qb+ (Jo Pb) /1. 8 qb = 10 (PR - P o) 5.2.2 式中:q一-油井产量，m3/dJ qml一一油气渗流时理论最大产量，m3/dJ qb一一饱和压力下的油井产量，m3/dJ 5.2.3 泊、气渗流时流压由式(10)和(11)确定。P.，r=O.125Pbl一1十(81-80.-9.二旦_0)0.51 l qmI-qb / J P.r=PR-q/lo (Oqqb)(11
7、) 5.3 油、气、水海流时流压确定油、气、水掺流流压确定见图40(qbqqll1I)(1的ZZRR q qml qm81 qb 。Q,m3/d 油、气、水渗流特性曲线油、气、水渗流时流压由式(12)-(15)确寇。( D_ q，I飞Joqmax=qml十fwPR 一)一一-) _. 10 j 9-8fw 图4P，(=PR一天(Oqqb)(13) PY=fw(PR一.iJ+O.125(1-fW)Pbl-1 +( 81-80 Xq-k ) 1 J 0 L CJ血1-、10/ J ( qbq:.q皿r)(14) 4 SY /T 5904-93 P户fw(PR-号)一(q-qmI):!_ (q内运q
8、max). . . . (四5.4 油井严能确定5.4.1 当确定出油井渗流属于哪一种后，应用其相应的公式，进行泊井产能的预测。5.4.2 绘制相应的油井渗流特性曲线。5.4.3 将确寇的泵吸入口压力值折算到油层中部流压，据此流压值从渗流特性曲线上查出相应的产量值，即为油井预测产能。6 灌油电票及辅助设备的选择6.1 选泵原则6. 1. 1 按潜油电泵特性曲线合理选择潜油电泵，使离心泵在最高效率点或接近最高效率点工作，所选择潜油电泵的技术条件，符合SY5167.1和SY5167.2的要求。6. 1. 2 潜油电泵的额寇排量应和油井产能相匹配，额寇扬程满足油井所需的总动压头。6 . 1. 3 潜
9、油电机的输出功率应满足潜油电泵举升液体所需功率要求。6. 1. 4 电缆的长度满足潜油电泵井的施工作业要求。6.2 多级离心泵的选择6.2.1 总动压头的计算6.2. 1. 1 影响总动压头的因素sa.从动液面到地面的举升高度，b.油管的摩阻损失，C.井口管线的剩余压头。6.2. 1. 2 油井总动压头出式(16)进行计算。(见图的国5油井总动压头计算示忌囡H=H，+po十Ft-p皿. . . . . . .们的Ft=O.111。X X Q2 / D5 . . . (17) 式中aH一一油井总动压头，mJ J-Ip一-泵挂深度mJ 5 po-一油压折算压头，mJ P皿一一泵吸入口压头，mJ S
10、Y /T 5904-93 F舍一一油管摩阻损失压头，mJ吁由式(17)进行计算，。一一油管效率，畅，A一一摩阻系数，Q一一液体流量，m3/dJ D一一油管直径，mo 6.2.2 选择泵型6.2.2.1 根据计算出的油井总动压头，确远扬程。6.2.2.2 所需泵叶轮级数按式(18)计算。n=H/H1 . . . . . . . . . . . . . . .们的式中In一一泵的总级数，H1一-泵的单级扬程，m/级，可以从泵特性曲线上查得。6.2.2.3 根据确定的产能和所需扬程、级数，从泵的特性曲线上选择泵型规格。6.2.2.4 分离器的选择根据泵型确定。6.3 渴油电机的选择6.3.1 潜油电
11、机的功率可按式(19)或式(20)计算。N=_g_H翻y!_.8800 . (19) N=N1n.l. . . . . . (20) 式中aN一一潜油电机的功率，kWJ Q一一泵的额远排量，m3/dJ H.一一泵的额定扬程，mJ yl一一井液相对密度，一一泵的效率，畅，N1一一单级功率，kW/级，从泵的特性曲线上查得。6.3.2 按需要的功率和套管尺寸选择出电机的型号。6.3.3 保护器的选择根据电机确定。6.4 遭油电缆的选择6.4.1 电缆型号可以根据井底温度、电机功率、电压和电流进行选择。6.4.2 电缆的压降损失和功率损失见式(21)、(22)。t:,.U=.! 3IL(cos+ X
12、sinc) . . . . . (21) t1 P=3!2 R X 10-3 Iltl . . . . (22) 式中:t:，.U-电缆压降损失，v. I一一电机额运电流，A. L一一电缆长度fffiJ 一一导体有效阻抗，Q/kmJ cos一一功率因数F51吵一一无功功率因数，I1P-功率损失，kWJ R一一电缆的内阻，0x-一导体电抗，O/km。6.4.3 电缆氏度根据泵挂深度确寇(包括连接部分)。6 SY /T 5904-93 6.5 蛮E昌的选拇8.5.1 变压器的容量按式(23)计算。BYQ=.v-正I(U+I1U)x 10吨. . . . . . (23) 式中*BYQ一一变应器的容
13、量，kVAJ U一一电机额运电压，V。6.5.2 变压器的容量应考虑经济性，选择1.2倍的容量较好。6.6 撞制柜的选择控制柜应根据现场使用条件、机组性能要求进行选择，主要根据额定电流和地面所需要的电压选择控制柜的容量。7 在复杂最件下的选泵要求7.1 高温条件井底温度大于900C，对电缆和潜油电泵机组需重新选择。a.电缆应采用铅皮扁平潜油电缆或其它高温电缆，b.潜油电泵机组各部件，如密封材料、绝缘材料及电机油等进行重新选择。丁.2腐蚀条件7.2.1 大、小扁电缆及电缆卡子材料选择a.大多数腐蚀环撞可采用镀铸或镰铜合金铠装电缆Eb.高H2S腐蚀环境，可采用铅皮电缆，C.腐蚀环境可使用不锈钢或镰
14、铜合金卡子。7.2.2 潜油电泵机组防腐选择a.采用涂镀抗腐蚀材料，如油漆、特殊塑料涂层，或喷镀金属如镰铜合金(蒙乃尔。如确定用某种涂镀方法后，涂镀层厚度须计入间隙之中。b. .在腐蚀条件下，对壳体或其官部件可能有恃殊要求时，应由用户与生产厂家协商确定。7.3 含砂、蜡、垢井7.3.1 出砂严重的油井，应冲砂洗井作业后，再安装设备。7.3.2 含砂量不应超过500g/rn.3，杏则应在设计中提出，由用户和生产厂家协商解决。7.4 西柏油的要求井液粘度比较大时，参照生产厂家的使用说明书，对选泵结果进行校正。7.5 蛮啤酒油电泵的情况对于新井、生产条件和工作制度经常变化的井，为了有效生产，采用变速
15、滑油电泵抽油。8 示例潜油电泵选井原则及选泵设计方法示例见附录A(参考件)。7 A1 巴知.件，=0.6J Pb=8.0MPaJ t=50OC. P=4.0MPaJ PR=11.0MPaJ H申=1120mJPo=1. 2MPaJ Do=63.5mmJ A2 设计步骤SY IT 5904-93 附录A滔油电泵选井原则及远泵设计方法示例(参考件)。=0.邸，GOR=65m3/m3J 1.=800/0 Z=0.86J J L=52m3 / (MPa d) J Hp=950mJ D.=139.7mmJ U=6000V。A2.1 根据式(1)计算泵眼入口压力下的遗解气温比R.b=O. 1342y,10
16、 Pb 100. 0125 (141.5!yo -131.5) /100.0009 1(1.81+32)Jl.205 =36 . 6m3 / m3 由于泵吸入口压力远远低于饱和压力，所以计算出的榕解气泊比要进行校正。计算出泵吸入口压力与饱和压力的比值为zP/Pb=4. 0/8. 0=0. 5二三0.3根据式(3)计算出校正系数所以z10=0. 629P/Pb+0. 37=0. 6845 Rsp=Rsb Xfo =25.1m3/m3 A2.2 根据式(4)计算去然气体积系数Bg=O. 000378 x Z(t+273) / P =0.026 A2.3 根据式(5)计算油层原油体积系数Bo=O.
17、972+ 0.0001475. 61Rsp(yg/。)0.5+1.25 (1. 8t+ 32) J 1.175 =1. 078 A%.4 根据式(6)计算泵眼入口气溃比GLR=(l-f.) (GOR-R.p) BgJ/ (1-f.，)B。十(1-1.)(GOR-R叩)B,+ f.J x 100 0/0 =17.00/0 根据以上计算步骤，分别取不同泵吸入口压力，计算泵吸入口气液比(见表A1)。表AlP. MPa 2.0 4.0 6.0 8.0 GLR. 9b 32.5 17.0 10.5 6.0 8 SV /T 5904-93 画出泵吸入口气液比与泵吸入口压力的关系曲线(兑图2)。如果潜泊电泵
18、机组使用旋转式分离器，应取泵吸入口气液比25畅，从图2中可查出相对应的泵吸入口压力，该压力为潜油电泵抽油时的泵吸入口压力，即Ip=2.65MPao A2.5 计算油层中部流EP.f=p+(H中一Hp)YIJ/100=4.3MPa式中z机一-井液平均密度，kg/m3。yl = j.+ (1-j .,)yo=O. 972 由于流压远远低于饱和压力，根据该井基本资料数据可知，该井在井底附近为泊、气、水渗流，所以进行油井产能预测要应用油、气、水渗流时产能预测的有关公式。A2.6 确定油井严能qb=ll(PR-Pb) :_156m3/d qmI=qb+JIPb/1. 8=387m3/d qmax=qmI
19、+ j. (PR-qml/JI) JI/(9-8jw) =444m3/d 计算不同产量忡，15, 210, 270, 330, 390, 444m3/d)下的流压值(表A2)。以产量390m3/d为例，已知产量为390m3/d，在qmlqqmax渗流段，q , m3/d P. MPa 。P ,r= j ., (PR-qml/ 11)一(q-qmI)X (9-8/.,)/11 =2.7MPa 表A2156 210 270 330 11. 0 8.0 6.95 5.73 4.43 390 444 2.70 。根据计算结果，画出该井油、气、水渗流时的渗流特性曲线，并用计算的流压值从曲线上查出相应的产
20、量值，该产量为新条件下的产量值，即zql=335m3/d A2.7 多级离心寰的选择油井总动压头H的计算zH=Hp+Po+Ft-Pm =950+ 1. 2 x 100/0. 972+33/1000 x 950一2.65x 100/0. 972 =823.3m 根据计算结果和离心泵特性曲线，选用排量为320m3/d的泵比较合适，其单级扬程为4.1m/级，泵效为64q奋。泵总级数=823.3/4.1=200.8级信201级选用400系列N80型泵，排量为320m3/d，需组装201级，扬程823.3m。分离器选择旋转式分离器。A2.8 灌油电机的选择N=QH1/8800=46.8kW 从潜油电泵使
21、用说明书中提供的电机性能参数得知，选用450系列52.2kW电机比较合适，其电压1290V，电流为43Ao保护器选择胶囊式保护器.9 SY /T 5904-93 A2.9 滑油电缆的选择根据电机功率及电压和电流，耐压为3000V的4号扁电缆为宜，其电缆压降损失为21V /304. 8m , 总长度为1000m。所以zA2.10 蛮压器的选择ilU=21V /304. 8m x 1000m=70V BYQ =-v 31 (U + U) X 10-3 =101. 3kVA 根据计算结果选用SSQY125-6/1.36型变压器，变压器的容量为125kVA，一次电压为6000Vt 二次电压为1360V
22、1380V 0 A2.11 控制柜的选择根据电机的额定电流及电压，选用电压为1500V，电流为90A的的控制桓。由于此井已进入高含水开采期，其粘度对泵工作特性的影响很小，所以在本例中不进行粘度校正A2.12 遗泵结论a.泵.400系列N80型泵，排量.320m3/d. 扬程850mJ级数201级，b.电机.450系列电机，功率.52k W J 电压1290V，电流43AJC，电缆z4号扁电缆，耐压3000VJ长度1000mJd.变压器ISSQY 125-6/1. 36型变压器，一次电压:6000V J二次电压z1360V /380V J容量。125kVAJ e.控制柜s电压a1500VJ电流90AJt分隔器z旋转式分离器，g.保护器，胶囊式保护器。附加说明z本标准由采泊采气专业标准化委员会提出并归口。本标准由大庆右泊管理局潜泊电泵公司和大庆油田开发部负责起草。本标准主要起草人孟宪军、杨元健、陈显进、XtJ殿林、唐录。本标准参照采用美国石油学会APIRP llU (电动潜油泵的选择与尺寸确定推荐作法。10
