《提高电潜泵使用经济效益的技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《提高电潜泵使用经济效益的技术.ppt（59页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、提高电潜泵使用经济效益技术措施的探讨,OCEC技术部,一、OCEC工厂简介,天津市油田采油成套设备有限公司(简称OCEC)1992年组建，注册于天津市西青开发区，现行企业制度为股份合作制，现行企业性质为有限责任公司，固定资产5000万元，占地总面积12000M2，其中厂房面积8000M2。该公司共有员工180人，其中工程技术人员30人(含高级工程师9人)，管理人员18人，技术工人102人(含高级技师8人)，销售服务人员30人。,自OCEC成立以来，九年间固定资产由增长了近十几倍，技术改造投资达到2500万元。工厂年销售额从500万元增长到5000万元。天津市政府先后授予OCEC为“百强企业”、
2、“巨人企业”、“五星级企业”和“高新技术企业”称号。,公司在总经理领导下，设置了市场销售部、技术开发部、产品制造部、计划采购部、财务会计部、质量保证部和管理部。各部经理，按照明确的岗位分工责任并发挥团队精神良好地开展工作。,公司以生产潜没电泵为主，在设计制造潜油电泵，潜水电泵和潜污水电机、潜海水电泵和潜热水电机方面具有很强的实力。长期以来公司十分注重吸取国内外各种先进的电泵制造技术，并以此为基础不断加以创新。这是本公司产品拥有较高技术水准并得以保持国内领先地位和达到国际水平的根本原因。此外，OCEC拥有先进齐全的专业制造装备和检测试验设备，能可靠地保证产品制造和检验的需要。,目前本公司已开发并
3、投入生产的产品有：潜油电机四个系列258个规格，潜油泵四个系列208个规格，潜水电机七个系列888个规格。几年来产品销售到国内各大油田等用户，并出口到美国、印尼和俄罗斯等国，在国内外市场均有良好的业绩。,按照ISO9001：1994质量保证体系标准建立的公司质量保证体系，已于1999年正式通过第三方中国进出口商品质量认证中心的认证。两年来本公司质量保证体系在不断得到加强与完善，为本公司产品质量提供了可靠的保证，极大地增强了公司在市场中的竞争能力。,OCEC是一个充满生机活力和高效运作的民营企业，我们的质量方针是：永恒追求产品和服务的高质量；向保护眼睛一样保护质量信誉。我们的质量目标是：产品10
4、0%无缺陷供货；24小时全天候优质服务。OCEC不断追求一流的产品技术、一流的企业管理、一流的工艺装备和一流的员工素质，致力于在35年里把自身建成一个具有世界一流水准的潜没电泵专业制造厂。,二、根据油井套管尺寸合理选用电潜泵的探讨,根据实际井况选择合适的电泵类型对于油田高效、稳产和可靠运行是至关重要的。详细可靠的油井数据（包括井的套管尺寸、油管尺寸、射孔段位置、井深、井斜等），贮油和油井历史情况（如：井液比重、气油比、含水率、油粘度、饱和压力、测井数据或历史上生产产量、流压的记载及高压物性资料等）和电泵规格选择技术要求（如予计产量、井口压力、地面电源配套设施情况以及井液中是否含有砂、结垢及含有
5、腐蚀性气体等）都将成为合理选泵的前提条件。,不完整和错误的数据常常会导致选择不合里的电泵，这不但会增加不必要的运行费用，也会由于电泵工作在推荐范围以外而造成电机过载或欠载，特别严重时还可能造成电泵系统的损坏。,由于油管套管尺寸直接决定了所要选择电泵机组的最大尺寸，因而以下就套管尺寸对电潜泵选择的影响作分析：,1.在给定套管尺寸下的电泵尺寸确定条件,（1）在给定套管尺寸的情况下，选取电泵机组通常是以机组最大投影尺寸能否正常通过套管内径为确定，在此称为“通过”条件。即SD0(详见图1所示),其中：S-电泵机组轴向最 大投影尺寸 mm D0-套管内径 mmS=R1+R2+L1+L式中：R1-电机轴向
6、投影尺 寸半径 mm R2-泵或保护器轴向 投影尺寸半径 mm L1-引接电缆厚 mm L-电缆护罩厚 mm,图1,以95/107系列和387/456（98/116）系列潜油电泵机组为例，计算其机组轴向最大投影尺寸（见表1）,表1,由以上计算结果可以看出三种电泵成套的机组最大轴向投影尺寸均能满足“通过”条件。注：运用上式判别时应注意两个以下问题：,A.同一API套管的外径，按其单位长度具有不同的重量而有不同的内径，对此通过附表2API标准管材可以了解。,B.要充分考虑井中套管质量的状况，如井中套管直线度差，则必需先采用通径规检查，然后再由此确定出适合的最大轴向投影尺寸。,表2 API 标准管材
7、,潜油电泵机组轴向最大投影尺寸与油井套管尺寸的一般对应关系见表3,表3,（2）套管有效空间最大利用原则,通常套管尺寸较大的油井其产能也是较高的，充分利用套管的有效空间选取合适的电泵机组，对于降低电泵制造和运行成本，提高电泵性能和运行可靠性以及简化运输和方便安装操作均能起到十分明显的作用,由上述满足“通过”要求条件的两个计算实例可以看出，同样都使用在51/2套管内的三套不同机组，如果再以套管有效空间最大利用原则进行评价，则后两种比采用95/107系列机组更为合理。,2.按套管尺寸合理选泵之优点分析（95/107系列与387/456相比）,（1）电泵制造成本合理 对于同容量电机，其采用不同直径进行
8、设计的结果表明；直径较大的电机其成本相对较低。现以一台120马力的电机为例说明，假设其使用在7套管中的成本为1时，其在51/2套管中的成本为1.3，在41/2套管中成本为2.0。,（2）电泵制造成本合理对于同容量电机，其采用不同直径进行设计的结果表明；直径较大的电机其成本相对较低。现以一台120马力的电机为例说明，假设其使用在7套管中的成本为1时，其在51/2套管中的成本为1.3，在41/2套管中成本为2.0。,YQY107系列电机与M456系列电机性能参数对比表表4,QYB95系列泵与P387（98）系列泵性能参数对比表 表5,QYB95系列泵与P387（98）系列泵性能参数对比表表5,由以
9、上电机与泵性能对比可以看出：456系列电机性能优于107系列电机；387/98系列泵优于95系列泵。,以典型规格排量100 m3/d，扬程1800 m电泵为例，对采用95系列A10泵和107电机以及采用P387系列OD980泵和M456电机两种不同系列电泵机组时，其电能的消耗的具体计算如下：,A.由相关标准查出泵及电机的性能：,B.不计因COS提高所节省的电能，采用387/456系列单台机组比采用95/107系列单台机组一年运行所节省的电能W：W=P36524=6.2536524=54750kW其中：P=（P95/107）（P387/456）=（37.1/0.75）（34.6/0.8）=49.
10、543.25=6.25 kW,（3）套管内与电机之间的环形空间（图2）的充分利用，可使电机表面液体流速得到有效保证，通常在国际上推荐为0.3 m/s。由于在同样套管内径中较大外径电机表面有较大的液体流速，因而较大外径的电机有较好的散热条件，可以更有效的保证电机温升不超过规定值。,电机表面环形空间流速的计算公式如下：,式中：Q-环形空间液体流量m3/dD-套管内径d-电机外径K-参数（14.737）,图2,v=KQ/（D2-d2）m/s,以上面所举出的典型规格为例，分别计算107系列电机和456系列电机表面流速：107电机表面流速=14.737100/（123.721072）=0.38 m/s,
11、456电机表面流速=14.737100/（123.721162）=0.798 m/s,（4）电泵机械强度好可靠性高,具有较大外径的电机、泵，其主要结构件机械强度也较高，电泵具有较好的机械性能。对此可由不同系列电机、保护器及泵的外形尺寸及其最大工作功率对比加以来说明：（表6、表7、表8）,表6 50Hz,表7 50Hz,表8 50Hz,（5）大直径电机及泵在电机容量范围以及泵排量范围和最高排量较小直径机组要大，因而采用大直径电泵使用户对产品参数有了更大范围的选择。这从表5所列出的排量可明显看出。,（6）由表9还可看出PR387（98）保护器止推轴承较QYH95保护器有更高的轴向承载力，因而其适于
12、扬程较高的油井采油，在相同扬程的工作条件下具有较高的工作可靠性。,表9 50Hz,（7）大直径泵叶导轮具有较宽的流道，因而在工作中不易发生堵塞，其它适于较稠的井液开采。,（8）为了提高M456系列电机（闭口槽定子）其转子轴承工作的可靠性，现已全部改为防转结构的转子轴承（图3），而YQY107系列电机（开口槽定子）转子轴承目前仍为“不防转”结构，其转子工作的可靠性比M456电机要差。,（9）同样排量、扬程和容量的电泵，外径较大的电机和泵其具有较短的长度。典型规格数据的对比可以见表9、表10。由于外径较大的电机和泵具有短而粗的外形，从而方便了电泵运输和下井安装操作：,图3,表10,表11,3.结论
13、：,(1)较大直径电泵机组工作可靠性较高，检泵周期也较长，可以较好实现稳产高产。(2)387/456系列电泵性能优于95/107系列电泵，使客户大大降低电泵的运行成本。如果套管的情况不能适应M456电机，建议采用387/107系列电泵，可使泵的性能得到充分发辉。(3)在设计中应用价值工程，采用标准化设计并较好的处理部件关键项、重要项和一般项之间的关系,因而387/456系列电泵具有较好的价值功能比，该电泵具有较好的竞争力。,潜油泵长期在油井下工作，由于各种各样的原因，会产生不同程度的损坏。通常造成潜油泵损坏的原因主要有以下几点：,三、防砂泵介绍,1泵在低于最大效率点下工作，造成下减磨垫磨损；2
14、泵在高于最大效率点下工作，造成上减磨垫磨损；3井液中的腐蚀性物质使泵磨损；4井液中含砂造成泵磨损；5泵内有沉积物形成，使得叶轮堵塞或受卡；6卡泵或停泵后，在泵内液柱流动停止之前起动泵，造成泵轴扭曲；7泵长期工作造成泵的磨损；8汽蚀。,针对以上问题，我们已经设计并生产了普通型、防腐型、防砂型、高强度型等几种型式的潜油泵，这几种型式可以根据用户的需求合理地选择使用。,不同型式潜油泵的适用范围,目前国内很多油田，井液含砂多、潜油泵工作寿命短的问题越来越突出。在含砂量高的油井中工作的潜油泵，由于砂子嵌入轴承套与轴衬间的缝隙中，在泵高速运转过程中，轴承套和轴衬被快速磨损，同时叶轮上的减磨垫也会快速磨损，
15、从而导致叶轮与导壳之间直接发生对磨。这些磨损造成的后果就是使泵的轴功率加大，电机过载，泵的磨损部位温度急剧上升，轻者电机过载停机，重者会造成泵断轴或引起保护器径向磨损，使得其密封损坏而烧毁电机。,为了提高潜油泵在高含砂井液中工作的可靠性，我们设计并开发了一些新的产品，借此机会向大家做一介绍。,一、全压式潜油泵：,全压泵的结构特点是全部采用固定叶轮和固定导壳，叶轮在泵中的位置是固定的。叶轮不再装有减磨垫，叶轮与导壳间有一定的间隙。因此在泵的运行过程中，就不会再有减磨垫磨损的现象发生，这使得潜油泵在高含砂井中运行的可靠性会大大提高，可以延长泵的寿命。全压泵还增加了径向支撑的数量，提高了泵运行的稳定
16、性。在这种结构形式中，泵的总的向下推力载荷被全部传递到保护器的推力轴承上。压力的大小取决于泵的实际运行性能曲线。所以，全压泵必须使用高承载力的保护器。,全压泵,二、高抗砂型潜油泵：,这种泵的结构中，叶轮的减磨垫采用硬质合金材料或表面喷涂，导壳与叶轮对磨处也增加了硬质合金材料的减磨垫或进行表面喷涂。这样就加强了减磨垫处的耐磨性。同时增加了径向支撑的数量，提高了泵运行的稳定性。另外，为了防止井液中含砂量高而使叶轮、导壳过流部分磨损，我们叶轮、导壳可采用耐磨铸铁材料，以提高其耐磨性。,希望这些潜油泵的新技术，能够为油田今后的采油生产提供更好的服务。,四、OCEC电潜泵修复质量控制及修理周期控制的探讨
17、,一、OCEC 电潜泵修复质量控制,我公司将近年来国内外所取得的新技术、新工艺应用到电泵的修复中，通过不断改进管理和采取加强电泵质量控制措施，使电潜泵的修复质量水平有了明显的提高。,（一）电泵修复技术简介,我公司通过十几年来的不断努力摸索，在电泵修复方面总结和积累了丰富的技术理论和实践经验。OCEC 坚持走科技兴企之路，以产品的科技优势不断提高电泵的修复质量，从而更好的满足客户的需要。1998年我公司与天津大学材料科学与工程学院合作完成了潜油电机使用寿命与井下环境因素的关系的研究课题。该项研究从电机各组成部件入手，特别是针对绝缘材料在井下环境的使用情况，在经过反复多次试验并积累了大量的科学数据
18、的基础上，最终得出电机的正常使用寿命为57年这一结论。我公司以此科学论证为依据，相应调整了原有的电泵修理技术及工艺，并采用了新的工艺保证手段，使电泵的修复技术得到进一步的完善。,1对于电泵的修复有三个非常关键的指标：一是电泵的清洁度，主要是指电机、保护器的清洁度；二是电泵的直线度。它包括了对电泵的各组成部分的细长件的要求（如壳、轴等）；三是电泵各组成零部件的各部位，特别是配合面及各摩擦副的粗糙度要求。在电泵修理中，如果这三项指标得到了很好的控制，制造出的产品就能在质量上得到较好的保证（当然还需要在材质等其它方面加以保证），才能达到使用户放心和满意。,2对于修复电泵零部件有效的检测，同样是非常重
19、要的一环。通过各种专业检测不但可以判别被拆检另部件的可用性，也可由其损坏情况发现和找出电泵损坏的其它相关原因，从而为制定科学的修理方案提供可靠的依据。,我公司规定了一整套十分严格的电泵零部件检测要求，可以针对电泵修复零部件进行十分有效的检测。为保障电泵的修复质量，除了采用一些常用的万能量具和专用电工仪器仪表外，我公司还投入了比较可观的资金，购置了一批先进而实用的检测仪器。如：,a.我公司拥有国家专利技术的定子内孔直线度测量仪，该仪器为保证定子加工直线度符合规定要求提供了有效的技术保证；,b.对于修理叶导轮的专用检测设备有：叶导轮流道检查灯箱，实用而经济的检测叶轮外圆止规，以及检测导壳过规等；,
20、c.为了有效检测分离器转子的动平衡，我公司购置了高精度的动平衡试验仪。,所有这些都对进一步保证电泵的修复质量起到十分关键的作用。,（二）建立有效的电泵修理质量保证体系,1制定满足客户需要的电泵修理标准,我公司电泵修理严格执行大港石油管理局企业标准（Q/DJ1301-1306-91及本企业自订标准，它们包括：,YQY107潜油电机修理及试验运行技术要求引进美国REDA技术456系列潜油电机修理技术要求保护器修理及试验技术要求潜油泵修理及试验技术要求,2电泵修复过程控制,修复电泵从进厂拆检到车间修复直至现场安装服务都有详尽记载和严格的过程控制，具体可见电泵修理流程框图：,上述过程中，每一序都有记录
21、，随时可查阅，其为电泵修理技术方案的科学制定提供了详实的数据。我公司现在使用的一些典型控制表格有：潜油电机修理拆检明细表保护器修理拆检明细表潜油泵分离器修理拆检明细表潜油电机装配检验记录保护器装配检验记录潜油泵装配检验记录潜油电泵技术档案,为了确保上述活动按规定的程序开展，除了由质保部日常进行监督外，每年针对公司质量保证体系还要进行至少2次内部核审。,3完善的售后服务,我公司仅在大港油田就有两个服务站（三号院、沧州）对油田的各作业区可在4小时之内到达服务现场。服务人员到达现场后负责设备的安装，现场调试，开机维护，直至设备正常运行。,（三）OCEC电泵修复的具体改进措施,1电机：a对于原插接式电
22、机头全部改换为缠绕式电机头，以提高小扁电缆接头的可靠性；b定子引出线全部更换为耐温180的优质电缆；c必要时对拆下的转子铁芯进行动平衡试验；d对绝缘完好的定子总成应先重新校验直线度，然后再按规定进行烘烤，以确保定子直线度和绝缘性能达到规定要求。e对电机轴重新校直并进行表观损伤检查和采用专门的清洗设备进行清洗，以保障其直线度和清洁度符合要求。f对于使用年限超过7年的定子，无论绝缘是否良好都应重新嵌线，以保证修复电泵再使用的可靠性。,2保护器：更换全部密封件并对主轴、机壳进行表观损伤检查。修复后的保护器的性能检测完全按新产品性能指标执行。,3分离器：旧分离器一律报废，全部更换为新的分离器。新分离器
23、导轴承摩擦付采用耐磨性能优异的高铬耐磨铸铁制成。,4泵：按修理技术要求必须更换应更换的所有零部件。对于高含砂井，每隔几级叶导轮应加入一个扶正防砂架，以延长泵的使用寿命。,为确保机组的使用寿命，OCEC 凭借自身的技术实力郑重向客户保证：,1对大港油田所购置的1994年以前生产的机组，凡经我公司修复，定子应全部翻新。亦即定子采用高质量材质冲片重新叠压，绕组重新嵌线，槽绝缘选用进口管绝缘，浸渍H级绝缘漆，保证电机全部绝缘达到F/H级水平。,2凡经我公司修复的电机，原插接式电机头全部更新为缠绕式电机头。3凡经我公司修复的机组分离器全部更新，旧分离器一律报废。4鉴于连通式保护器结构老化及氟油较昂贵，凡
24、送修的连通式保护器全部报废，我公司一律为客户提供新型复合式保护器。,5经我公司修复的电泵性能将全部满足和高于大港石油管理局企业标准的相应要求。即：a潜油电泵机组的实测排量不低于额定排量的7%b潜油电泵机组的实测扬程不低于额定扬程的4%c潜油电泵机组的实测泵效不低于额定效率的5%d潜油电机转子滑行时间不低于3Se常温常压下绕阻对地及相间绝缘2500Mf油品耐压12KV,6我公司将近几年发展的新技术、新材料及新工艺完全应用于修复电泵机组上，在电泵正常使用情况下，修复电泵的检泵周期可以有较好的保证。7经我公司修复改进后的电泵，其每隔几级叶导轮均加入一个扶正防砂架，使其抗砂、防砂能力有了较大提高，8小
25、扁电缆头由原耐温120一律提高到150。,二、修理周期控制的探讨,为确保潜油电泵修理机组的质量，于2001年11月经OCEC公司管理层研究决定，从细化电泵管理和强化修理控制入手，对修理机组实施进一步的质量控制措施，要求全面贯彻到公司各有关部门和员工个人，并由质量保证部负责监督和考核。,1.修理机组的检查：在执行现有的修理技术要求的同时，要重点加强以下几方面的检查：,检查泵轴表观有无明显缺陷（如裂纹、磨损等），键槽是否变形（必要时用放大镜观察），此项工作由组长选派专人负责；检查泵壳螺纹是否损伤，检查其外观特别是壳体两端是否严重锈蚀和损伤；泵总装后进行密封试验，每一台泵都要增加密封试验（打气压0.
26、15MPa，5min不允许泄漏）；检查保护器的壳体有无损伤，特别注意总装后的整体耐压试验要确保压2h无泄漏，否则应及时更换有关零部件。修理机组中的95保护器，其旧轴一律报废并更换为新轴。,2.关于大港油田目前存货机组的检查和修理工作安排,针对大港油田部分机组库存时间较长的情况，为保证其使用的可靠性，由OCEC主动提出对大港油田库存时间较长的修复电泵进行一次性的无偿检查和修理。其具体方法为：,（1）请油田协助提供明细表，凡超过一年的机组，由OCEC运回本公司进行检查，OCEC 潜油市场部负责安排并做好与油田的交接。（2）OCEC 检验部门和生产厂共同负责返回修理机组的检查和记录，生产厂对检查达不
27、到要求的机组进行修复。（3）试验站负责机组的成套试验，并对合格者挂合格证。,a电机：盘轴、检查窜量、绝缘电阻、直流电阻、密封性、油品耐压；b泵：盘轴、检查窜量、密封性；c保护器：盘轴、检查窜量、密封性；d分离器：盘轴、检查窜量；e机组：成套试验。,（4）返回修复机组的检查内容如下：,3.关于电泵机组返修重复使用周期的控制建议,任何一个设备都有其使用年限，电泵机组也不例外。由于电潜泵工作在井下上千米的高温、高压和十分恶劣的环境条件下，因而其工作的可靠性和安全性是首要的，一旦电泵出现损坏都将给制造厂和客户带来巨大的经济损失。,尽管我们采取了很多有效的控制手段来增加修复电泵的可靠性，但由于电泵重复使
28、用时间过长，其所有另部件内在质量所发生的变化毕竟不是用肉眼或采用一种什么仪器一下就能辨认出来的（如轴、壳的疲劳损伤、螺纹损伤、绝缘老化的情况等），因而要保证每一次的修复质量都能达到最好的效果，其必然是不断加大修理成本，甚至最后全部另部件都要更新。这样一来就不如制造一台来得更经济、更可靠。但一台新的电泵总是要经过使用损坏修理这样反复的几个周期，最终报废。问题是将电泵的重复修理控制在几个周期才是最安全和最经济的呢？这对于制造厂和用户都是一个新的课题。为此，我们建议从现在开始，制造厂和客户都要对电泵加强进一步的管理，共同联起手来对电泵的修理和使用作一些必要的记录，并由此建立起有效的电泵使用和修理档案，这将是一项非常重要和长期的工作。,作为OCEC一方，首先应对本厂生产的电泵建立起从出厂到每一次修理的历史档案。油田在提供给修理厂非本厂制造的电泵同时，应尽量多的提供这些电泵的使用历史资料。经过一段长时间的共同努力，我们相信，通过准确的掌握每一台电泵的历史资料，就可以摸索出把修理电泵控制在一个比较安全和成本最经济的水平上。而对于那些翻修次数过多而又无修理价值的电泵则应坚决将其报废。这对于油田稳产高产和提高经济效益，以及使制造厂有效保证电泵修理质量和合理控制成本都起到至关重要的作用。,感谢大港油田各位领导和专家批评指正！,
