电潜泵油气分离器测试工艺研究.docx

石 油 机 械 2011年 第39卷 第10期CHINA PETROLEUM 2011年 第39卷 第10期 试验研究 电潜泵油气分离器测试工艺研究 赵 永 武 (大庆油田装备制造集团研究院) 摘要 通过对分离器的应用环境进行分析，得出了分离器入口与排气口压力之间的关系，确 定了分离器的测试参数。根据分离器测试装置及压力条件，制定了分离器的测试工艺。根据测试 工艺对101 系列旋转式分离器进行性能测试，结果表明：分离器的扬程随流量的增加而减小，最 大扬程约5.5 m, 在流量为200m3/d 时，扬程约0.5 m; 分离器的分离效率随入口流量的增加而 增加，在流量为200 m3/d 时，分离效率超过60%;气体体积分数随入口流量的增加而减小，在流 量为200 m3/d 时，气体体积分数超过25%。 关键词 电潜泵 油气分离器 测试参数 测试工艺 性能曲线 电潜泵通常采用径流叶导轮或斜流叶导轮，井 液含气量的增加会大大影响泵的性能，并最终产生 气锁，使其丧失气液举升能力。因此，在电潜泵系 统中通常会采用井下油气分离器(以下简称分离 器),使井液在进入电潜泵前进行气液分离，确保 泵的性能稳定。而要研制具有高气液分离能力的分 离器，就必须要完成分离器的室内试验，室内试验 工艺的确定也就十分关键。笔者通过对分离器的工 作环境进行分析，结合相应的试验设备，确定了分 离器的室内试验工艺，并对101系列旋转式分离器 进行气液分离试验，得到了其性能曲线。 1 分离器的工作环境 正常运行时，分离器通常安装于潜油泵与保护 器之间。分离器的流道入口设计在下接头上，出口 设计在上接头上。出口有2个，侧面的出口为排气 孔，上端的出口为排液孔。分离器工作时，井液由 下接头上的入口进入，在分离器内进行气液分离， 分离后的气体由排气孔排出，分离后的液体则由排 液孔进入电潜泵1-2]。 电潜泵正常工作时，为满足沉没度要求，通常 要保证一定的动液面高度，即保证分离器入口到井 液表面的距离为200～300 m。 若井液供应充足， 动液面不变化或变化很小，则分离器入口压力p; 与排气孔压力p。将保持不变或变化很小。设排气 口与入口之间的距离为h, 则分离器入口与排气口 之间的压差pi-go为： P? so =P? P≈h/102 ( 1) 由于分离器的入口与排气口之间总长不超过1 m, 即 h1m, 所以 P-s≈h/1020.01, 即p:≈Pso ( 2) 2 试验工艺的确定 2.1 装置构成 分离器的室内试验装置可以模拟分离器井下工 作状态，其主要构成如图1所示。 油气分离器测试装置 油气分离器测试装置 气液循环管路 试验架体 气循 水循 固 管 环管 路 定架体 滑动架体 管线架体 电动机 动力电 电力 控制 装置 测控系统 动力供应 路制 管控 测量装置 装置 环路 图1 分离器测试装置构成 由于分离器工作时，从排气口排出的是气液混 合物，从排液口进入潜油泵的也是气液混合物，所 以在分离器的测试装置中，要分别设置气体、液体 循环管路及测试设备，并通过对管路阀门的控制来 *大庆油田装备制造集团研究院项目“潜油电泵油气分离器测试装置研制” (YJ。 “潜油电泵油气分离器测试装置”已获 国家实用新型专利，专利号： CN 201607331 U。 石 油 机 械—8— 石 油 机 械 —8— 调控压力，使其与分离器井下工作状态相似3-4。 2.2 测试参数 通过分离器测试装置可以完成液体单相流 (水)下分离器性能指标测试，包括排量 Q、扬程 H和功率P 等；更重要的是能够实现气液两相流下 的气体分离效率η,及相应的气体体积分数4。等参 数的测定或计算。 对于液体单相流，测试参数包括注水后运行前 的入口压力po 及出口压力po, 运行时的排量 Q、 入口压力p; 、出口压力p 。 。 通过这些参数，可 以推导出扬程的计算式： H≈[(P 。-p:)-(po-Po)]×102 ( 3) 对于气液两相流，测试参数包括室温 t, 注水 后运行前的入口压力po及出口压力po, 运行时的 水流量 Qu、 注气量Q、 注气压力p。、排气口的 出气量Q。及出气压力p 、 分离器入口压力p 、 出 口压力p。。根据以上测定参数，可以推导压力p; 下的注入气体流量 Q 及分离气体流量Q, 气体 分离效率n, 及分离器气体体积分数4。等，如公式 (4) ～(7)所示。 (4) (5) (6) (7) 2.3 测试流程 分离器测试工艺流程(见图2)分为液体单