电动潜油螺杆泵

电动潜油螺杆泵

目录

第一章井下采油单螺杆泵的现状及发展 (1)

第二章电动潜油螺杆泵在疑难井中的应用 (3)

第三章大排量井下电动潜油螺杆泵研究与应用 (8)

第四章大庆油田改变采油技术现状势在必行 (10)

第五章螺杆泵工况测试技术 (12)

第一章井下采油单螺杆泵的现状及发展

摘要井下采油单螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。目前已开发的并下单螺杆泵有地面驱动采油单螺杆泵、电动潜油单螺杆泵、单螺杆波动机—单螺杆泵装置和多头螺杆泵。筒述了单螺杆泵定于衬套选用的材料和转子的表面处至方式，介绍了单螺杆泵在国外的使用情况。指出井下采油单螺杆泵主要朝增大泵的下井深度，加大泵的排量，延长泵的使用寿命和拓宽泵的使用范围等方向发展。最后就国内开发和推广螺杆泵工作规划提出了建议。

前言

井下来油单螺杆泵作为一种实用的采油机械应用于石油工业已有20多年的历史。1986年大庆油田从加拿大Griffin公司引进螺杆泵在油田试用，从此国内厂家便开始了较系统地研制井下采油螺杆泵。螺杆泵的结构非常简单，特别适合于高粘度、高含砂量的油井，并且有较高的工作效率。

美国一石油公司曾对螺杆泵采油系统、电动潜油离心泵和有杆泵抽油系统3种采油设备，在水驱采油井中进行了同样条件下的采油试验。试验结果表明，3种采油系统的效率分别为63．4％、52．4％和50．4％，其中螺杆泵采油系统的效率最高。此外，螺杆泵采油系统的装备投资费用比另外两种采油装备低20％—30％以上。

主要结构型式

目前，井下采油螺杆泵大致可分为以下4种结构型式。

1．地面驱动采油单螺杆泵

地面驱动采油单螺杆泵是井下来油螺杆泵中最简单的结构型式，也是国内外井下采油单螺杆泵采用的主要结构型式。由于是利用抽油杆传递泵所需要的扭矩，因此在大徘量情况下很难实现深井采油。

地面驱动单螺杆泵的驱动头动力主要由电动机或液马达提供。由电动机作动力的驱动头，有的采用变频调速，有的利用胶带和减速器共同调速，还有的直接利用减速器调速。利用液马达作动力调节泵的转速非常方便。

2．电动潜油单螺杆泵

电动潜油单螺杆泵的最大特点是不需要抽油杆传递动力，特别适合于深井、斜井和水平井采油作业。

较早开展这种泵的研究工作的是前苏联和法国。近年来，美国等发达国家也开始重视电动潜抽螺杆泵的开发，并在多砂、高粘深井、定向井、水平井中应用，取得了很好的效果。在某些情况下，电动潜油螺杆泵的使用寿命甚至比电动潜油离心泵高5倍。电动潜油螺杆泵寿命的提高，大大降低了采油成本，使一些原经济上无开采价值的油井有了良好的效益。电动潜油螺杆泵由螺杆泵、柔性轴、装有轴承的密封短节、齿轮减速器和潜油电动机等组成。为了使泵的旋转速度降到500r／min以下，有以下3种方案可供选择。

(1)采用6极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1000r／min,再利用变速装置，转速可以降到500r

／min以下。

(2)采用4极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1700r／min，再利用单行星齿轮减速器减速(如

传动比4：1)，转速可降到425r／min以下。

(3)采用2极潜油电动机，转速为3500r／min，配传动比9：1的双行星齿轮减速器，可将速度减至400r ／m in以下。

由于选择4极和6极电动机会降低电动机效率，减小启动扭矩，增加装备费用，因此第(3)种方案为最佳选择。以第(3)种方案研制的电动潜油螺杆泵，在美国Al askan多口油井使用，其寿命有的达到了480多天，有的达到了670多天，有些泵目前仍在运行。美国Amoco公司也研制厂一种带齿轮变速箱的电动潜油螺杆泵。齿轮变速箱的额定功率为36．8kW，外径为114．3mm，传动比为4：1，在采用4极电动机的情况下，可提供的转速约为425r／min，现场使用也取得了较好的效果.

螺杆泵采取单螺杆衬套副、多螺杆衬套副串联和两对螺杆衬套副并联等结构形式。串联的目的是减少螺杆衬套副的制造难度或提高泵的工作扬程，并联的主要目的是为了增大泵的排量，抵消两对螺杆衬套副工作时所产生的轴向力。

3．单螺杆液动机—单螺杆泵装置

这种装置特地面动力液送入并下的顶部螺杆衬套副，驱动顶部螺杆衬套副转动，以顶部螺杆衬套副作为动力马达，驱动底部螺杆衬套副旋转，由底部螺杆衬套副作为泵来实现采油作业。目前，这种装置在国外已投入现场应用，只是数量较少。

4．多头螺杆泵

美国泵服务有限公司研制了螺杆衬套副为4：5头的井下来油多头单螺扦泵。与单头单螺杆泵相比，多头螺杆泵大大地减小了泵的几何尺寸，提高了泵的排量和压头，降低了泵的转速，减轻了泵的振动。在下泵深度为610m，排量为318m3／d的相同条件下，要求单头螺杆泵外径114．3M，长度8．53m、而4：5头的多头螺杆泵外径只需88．9mm ，长度仅为3．35m。国内辽宁福泰石油机械制造有限公司已生产了螺杆衬套副为2：3头的地面驱动的井下采油单螺杆泵。

定子衬套副的材料

泵的工作寿命主要取决于定子衬套材料的性能。定子材料受多种因素的影响，如温度、芳香族化合物、H2S等，因此深入研究不同环境条件下的定子衬套材料是提高采油螺杆泵性能和工作寿命的关键。目前国外主要研制了4种橡胶材料作为螺杆泵定子衬套副的材料，即丁腈橡胶、超高丙烯腈含量橡胶、氢化丁腈橡胶和含氟橡胶。目前国外开发的高丙烯腈含量橡胶能成功地用于温度为40℃、芳香族化合物含量达11％的油井中；研制的氢化丁腈橡胶能较好地适应二氧化碳、硫化氢和甲烷的环境(C02、H2S 的含量可达2％)，且能保持较好的机械性能，这种橡胶已成功地用于250℃的高温油井中；氟橡胶能适应较高的温度，但机械性能不够好．因此工作寿命不长。

在定子橡胶中加入添加剂对减少螺杆—衬套之间的摩擦很有益处，尤其在高含水含气并中。

国内目前主要采用丁腈橡胶作为螺杆泵定子衬套的材料，因此难以适应各种油井环境，大大影响了泵的工作范围。建议在不同的工作环境条件下采用不同的定子橡胶材料，这是提高井下采油单螺杆泵寿命的根本途径。

转子的表面处理

在腐蚀和磨蚀性环境下，表面硼化处理的转子比表面镀铬的转子寿命长得多。试验已证明，在磨蚀性条件下，表面硼化处理的转子寿命是表面镀铬转子的5倍。表面具有碳化钨层的转子也比传统镀铬的转子好得多。目前国内螺杆泵转子的表面处理主要是镀铬。

第二章电动潜油螺杆泵在疑难井中的应用

摘要电动潜油螺杆泵作为一种新型的无杆采油设备，它在高粘度稠油、高含砂、高含气和斜井的原油开采中具有独特的优势。它从根本上解决了有杆泵在稠油开采中的抽油杆断脱以及在深井、斜井中应用时杆管偏磨等问题，具有检泵周期长、泵效高、能耗低等优点。在介绍了电动潜油螺杆泵的结构组成、工作原理及技术参数和性能特点后，详述了在稠油、斜井、高合砂等疑难井开采中的现场应用情况，并做了经济效益分析。建议要进一步提高减速器的承载能力，研制大排量高扬程螺杆泵，从而扩大其应用领域。

引言

国外较早开展电动潜油螺杆泵研究工作的是前苏联和法国，近年来一些发达国家如美国、加拿大等国也开始重视该泵的开发和应用L1i。随着国内油田开发的进一步深入，诸如高粘油、稠油、高含蜡、含砂原油及一些难动用储量区块等开采比例不断增加，而电动潜油螺杆泵在开采高粘油、稠油、高含蜡、含砂原油、斜井和高含气原油中具有独特优势，有泵效高、检泵周期长、能耗低等优点，大大降低开采成本，从而加快了电动潜油螺杆泵采油系统和工艺的发展。

经过近几年的研制，胜利油田成功开发生产出胜利电动潜油螺杆泵系列产品，并在高粘油、稠油、高含蜡、含砂原油、斜井和高含气等疑难井开采中进行了工业性应用，取得了很好的效果。结构组成及工作原理

对出砂、稠油井，采用螺杆泵优于其它泵，但地面驱动式螟杆泵由于多种原因未得到广泛的应用，归纳起来如下：

1.由于依靠纫长杆驱动井下螺杆泵，杆管磨损严重，尤其在斜井上应用受到限制；

2．由于受杆强度限制，难以提高泵排量和下深；

3．驱动杆的能耗大，一般占系统总能耗的50％以上。

基于上述原因，国内外许多采油工程师很早就把眼光放到了开发电潜螺杆泵采油系统上。当前潜油电机、传动机械、控制和螺杆泵等相关技术的状况为开发电潜螺杆泵提供了良好的技术环境。经多年研究，成功地开发出第一套电潜螺杆泵采油系统样机。

一、电港螺杆泵采油系统的技术特点

电潜螺杆泵采油系统除在出砂、稠油井上具有优势外，与有杆泵相比还具有如下优点。

1．节能，油越稠节能降耗越显著；

2．不发生气锁，还具有破乳作用；

3．抽汲连续平稳，不对油层产生压力激动；

4。无抽油杆，消除了因杆管磨损带来的损失．可用更小尺寸油管；

5．可用于斜井、定向井及水平井；

6．地面占用空间小，井口无泄漏、无噪音管理简单；

7．提高泵下深和徘量；

8．泵下机组的发热起到泵下加热作用。

二、开发电漕螺杆泵采油系统的技术关键及解决方式

电潜螺杆泵采油系统的核心是将电机放到井下，从而去掉过长驱动杆。开发该技术的关键为： 1.泵的低转速高扭矩输入要求；

2．泵的工作轴向力；

3．井下机组高温、高压保护。

其相应解决方式为：

1．电潜离心泵的潜油电机和井下电缆技术

以及地面供电控制部分可以借用，但井下电机的

输出转速高、输出转矩低，与螺杆泵的需要相差

一个数量级，若采用多极电机或降低电源频率，

则电机体积太大，电机的性能也太差，在技术和

经济上均不合理，因此专门设计制造了井下减速

器，通过减速器降低转速提高转矩；

2．专门设计制造联轴节以解决输出轴与泵

轴的传动问题和轴向止推力问题；

3．井下机组在远高于地面温度和压力环境

下工作，且自身还发热，为此参考井下电机保护

器原理，

1．结构组成

电动潜油螺杆泵机组安装示意图见图1。电

动潜油螺杆泵采油系统由地面部分、井下部分和

中问连接部分组成。其中，地面部分包括变压器、控制柜(或变频控制器)、地面接线盒和井口装置；井下部分包括4极潜油电动机、螺杆泵、电动机保护器、引接电缆和动力电缆；中间连接部分包括扶正器、减速器(含减速器保护器)、双万向节、吸入口、单流阀和泄油阀。电动机内的电机油和减速器及其保护器内的齿轮油相互隔离，两种不同的润滑

油满足不同的润滑要求。电动机下端及泵的上端

各有一个扶正器，以减少螺杆泵行星运动产生的

振

动对机组其它部件造成的影响。

2．工作原理

利用井下动力电缆将电力传送至井下4极潜

油电动机，潜油电动机通过减速器和双万向节带

动螺杆泵在低速下转动，井液经过螺杆泵增压

后，通过油管举升到地面。井下潜油螺杆泵由转

子和定子(橡胶材料)组成。转子和定子相啮合形

成一个个连续的密封腔室，当转子在定子内转动

时，空腔从泵的入口端向出口端移动，空腔内的

液体也随之从泵的吸入端泵送到排出端，通过油

管输送到地面，从而起到泵送作用。

技术参数、性能特点及关键技术分析

1．技术参数

判F量：10—150m3／d；

扬程：900—2200m；

适用套管：139．7mm(5×英寸)；177.8mm(7英寸) ；

含砂：井液含砂小于3％，最大砂粒直径小于0．1mm；

介质粘度：小于5000mPa．s／(50oC)；

井底温度：小于150oC；

可提供的4极潜油电动机系列有116、143两种，其中116电动机功率系列从6—100kW；总长度在2286—8400mm；直径为116mm；电压290—1436V。143电动机功率系列6—150kW，总长度1690—7063mm；直径143mm；电压360—2670V。

减速器分为138和114两种，其中138规格的适应于177．8mm(7英寸)套管减速比有：i＝4.25：1，i ＝9：1，其输出转速为336或160 r／min，长度2900m，直径138mm；114规格的适应于140mm(5×英寸)套管；减速比有：i＝4：1，i＝5：1，i＝9：1，其输出转速为356或285r／min，长度2670mm，直径l14mm。 2．性能特点

(1)适合于开采粘度高(5000mPa·s)、含固相的流体(固相含量≤3％)，对油井液体使用范围广。

(2)不易发生气锁(产液中含气量2％—95％，溶解气体积百分比)，均匀连续吸液和排液，还具有

破乳作用。

(3)抽吸连续平稳，对地层不产生压力波动。

(4)适用于直井、斜井(可下入8o／(30m)斜度井中)、水平井也适用于注聚合物油井。

(5)无抽油杆，消除了因杆管磨损带来的损失，节能降耗，与有杆泵相比节能30％—60％。

(6)地面占用空间小，井口无泄漏、无噪声，日常管理简单，且运行成本低，尤其适合海上平台采油。

(7)与地面驱动螺杆泵相比，它不需要抽油杆传递动力，同时该系统又采用了双万向节配套工艺，保证了动力传递的高效平稳。从根本上解决了地面驱动螺杆泵在稠油开采中的抽油杆断脱以及在深井、斜井中应用时杆管偏磨等问题，泵的扬程范围更大，泵效高，管理费用低。

(8)电动潜油螺杆泵系统配套方面与同类产品相比采用了具有实用新型专利的星型减速器及减速器保护器，该保护器有高载荷的止推轴承，可承受螺杆泵工作时产生的轴向力，使该系统应用于斜井和水平井的开采。

(9)采用变频控制技术，对潜油电动机的启、停具有很好保护作用，同时也对整个系统的高效平稳运行起到了良好的保护和调节作用。

3．关键技术分析

电动潜油螺杆泵需要解决的关键技术在于：如何使潜油电动机和潜油螺杆泵，通过各传动部件及其响应的保护装置，达到相互匹配、相互协调一致的目的，并能实现相对较高的功率传递效率，传递平稳，整个电动潜油螺杆泵机组具有检泵周期长，泵效高的预期。

(1)潜油电动机为适应螺杆泵的运行，专门设计了4极潜油电动机。它是三相鼠笼式异步电动机，

电动机分别适合于177．8mm(7英寸)和139．7mm(5×英寸)两种套管。尤其是143四极潜油电动机可以满足现场不同的电压要求，特别适用于海上平台几口井不同功率而需要同一电压的生产需求。它具有良好的绝缘性能，有90、120和150oC 3种耐温等级，满足不同油井井况的需求。

(2)电动机保护器采用特殊的并联胶囊保护器，具有层层保护的功能，其主要目的是：①起密封作用，可防止井液和水进入潜油电动机内；②起到电动机呼吸补偿作用；③起压力平衡作用；④起承载作用，对电动机的长期可靠平稳运行起到了很好的保护作用。 (3)减速器及其保护器通过减速器将潜油电动机的输出转速降至螺杆泵需要的转速，并使输出扭矩提高到泵需要的工作扭矩，减速器是单级或双级行星齿轮减速器，减速器保护器为胶囊式保护器，里面充满齿轮油，保证减速器在斜井、水平井中能正常工作。

(4)双万向节使潜油螺杆泵保护器轴的同心转动满足潜油螺杆泵偏心往复运动的要求，以保证动力的高效平稳传递。

(5)地面变频控制器由于螺杆泵的启动转矩较大，变频控制器可以根据负载转矩，使启动转矩提升到最佳值。变频控制器的软启动功能可以根据油井的实际情况设定电动机的启动电压。该启动电压可在电动机的额定电压的20％—90％范围内由操作者调节，在按斜坡启动期间，无线级性地增加到额定电压。同时机组在运行过程中能随时检测电动机的负载情况，自动调整功率输出，从而使电动机始终处在最佳运行状态，对电动机的启、停具有很好的保护作用，在整个调速范围内均有很高的效率，并具有节能效果。

现场应用及经济效益分析

1．稠油井的应用

永8—8井为高稠油、含砂井。该井在使用本公司的电动潜油螺杆泵之前，曾用过地面驱动螺杆泵，由于抽油杆断脱等原因而频繁作业，最后使用抽稠油泵开采，平均检泵周期为4个月，产液28．6m3／d，含水70 5％，效果都不理想。该井井液粘度为7700mPa·s／(50℃)，总矿化度高达34347mg／L，

含砂0.18％，采用139．7mm(51/2英寸)套管。于02年4月19日下潜油电动螺杆泵，泵挂深度1900m，至今运转良好。目前生产数据为：产液35．4m3／d，产油11．83t／d，比原采油方式平均日增原油3．3t。这为中高稠度原油、高矿化度油层的接替开采提供了一次性投入费用低、日常维护费用少、经济效益回报率快，且较完善的工艺技术支持。

2．在深斜井中的应用

(1)GD821—双井为深斜井和油层出砂井。该井井液粘度为3251mPa·s／(50℃)，含砂0．1％，井深1496m，最大井斜为33．09。(1421m)，造斜点700m，177．8mm(7英寸)套管。该井是一口新投产井，于02年2月12日下电动潜油螺杆泵机组，机组泵挂深度1200m，至今一直运转正常。目前生产数据为：平均产液29m3／d，产油2．75t／d，含水90．5％，电动潜油螺杆泵在该井的成功投产，填补了浅造斜点、大斜度、稠油井机械采油工艺的一项空白，为海上稠油油藏依托人工岛原油开发提供了先进的工艺技术支持。

GD821区块是新开发的区块，油稠最高可达5000mPa·s／(50℃)，电动潜螺杆泵的试用成功，为GD821区块和垦东12及垦东401滩海区块稠油、斜井的开发提供了有力的技术支持。

(2)H5—x15井为大斜度、稠油、出砂严重油井，该井使用电动潜油螺杆泵后，日产液30m3／d，产油9．8t／d，这口井成功投产解决了以前抽油机因油稠光杆下不去、杆管偏磨，以及出砂其它工艺设

备无法正常开采的技术难题。

3．在高拈、出砂油井中的应用

(1)永8—20井属于高粘油井、油层出砂井。该井井液粘度为5000mPa．s／(50℃)，含砂2．5％。原采用抽稠泵开采，生产数据为：产液9m3／d，含水30％，平均检泵周期为3个多月，因效果不理想而采用电动潜油螺杆泵。于2002年8月22日下机组并正式投产。扬程1600m，目前产液13．5m3／d，平均日增原油3．4t。02年11月已正常运行4个多月，机组运转平稳。电动潜油螺杆泵在该井一次投产成功并正常生产，为高粘油井、出砂油层机械采油工艺提供了先进的技术支持。

(2)N4—11井为油稠、含砂井。该井停机前用抽油机生产，因抽油杆断而停机。该井液粘度为2464mPa·s／(50℃)，并且出砂，2002年6月后产液13．5m3／d，产油6．8m3／d，日增原油2．81，至今运转正常。该井用电动潜油螺杆泵生产后，较好的解决了有杆泵在该井生产过程中抽油杆断脱，频繁作业而影响生产的问题。

4．经济效益

到2002年11月为止，电动潜油螺杆泵已分别在孤东、东辛、现河、滨南和临盘等采油厂推广应用10多井次，经济效益明显。

(1)增加原油产量对已采用潜油电动螺杆泵生产的特殊井况的油井，与以前采用有杆泵生产进行对比统计，平均日增产原油2．6t，到2002年11月为止累计增产原油680t，原油按800元/ t计，增创经济效益54．4万元。

(2)减少作业费用对采用潜油电动螺杆泵生产的油井与原采用有杆泵生产进行对比统计，油井的检泵周期提高了1．5—2．5倍，同时提高了油井的开井时率，共减少维护作业6井次，每井次作业费按4万元核算，到2002年11月共节约作业费用24万元。

(3)增加固作业而损失的原油产量统计10井次共减少维护作业6井次，减少作业增产累计150to 创经济效益12万元。

(4)一次性投入低、日常维护费用少在稠油、斜井、高含砂等疑难井开采中应用电动潜油螺杆泵采油工艺，一次性投入低、日常维护费用少、经济效益回报率快，有较完善的工艺技术支持，具有一定的经济和社会效益。上述3项累计直接创经济效益90．4万元。

结论及建议

胜利石油管理局无杆采油泵公司研制的电动潜油螺杆泵2002年在胜利油田推广应用，成功用于10余口井，取得了良好的应用效果。现场应用表明，电动潜油螺杆泵作为一种新型的无杆采油设备，在高粘度稠油、高含砂、斜井和高含气的原油开采中具有独特的优势。它从根本上解决了有杆泵在稠油开采中的抽油杆断脱以及在深井、斜井中应用时杆管偏磨等问题。具有检泵周期长、泵效高、易于管理、节能效果明显等优点。

建议进一步提高减速器的承载能力，研制大排量高扬程螺杆泵，从而扩大电动潜油螺杆泵的应用领域，更好的发挥电动潜油螺杆泵的工艺优势。加快电动潜油螺杆泵配套技术，如电加热技术、热洗井工艺等的研究。2004.1（钻采机械）

第三章大排量井下电动潜油螺杆泵研究与应用

摘要针对螺杆泵举升技术存在的问题，开发研制了一种QYLB800—24C—DQ00l型电动潜油螺杆泵。它主要由4极潜油电动机、保护器、联泵机构和专用螺杆泵总成组成，地面采用电潜泵现有的配套技术。现场试验证明，用井下电动机经井下传动机械驱动螺杆泵是合理的，井下传动机械的设计制造是成功的。由于它具有低投入和低运行成本优势，对油田开发降低投资和成本具有重要意义，它适合于聚合物驱举升方式，有望成为聚合物驱采油方式的首选技术。

大庆油田自1986年开始引进和研制地面驱动井下单螺杆泵以来，到1999年全油田在水驱、聚合物驱和三元复合驱井上也只应用了200口井左右。制约螺杆泵大规模推广应用的主要原因是检泵周期短，平均检泵周期不到300d。造成螺杆泵检泵周期短的主要原因是：抽油杆易断脱，定子易脱胶，地面设备易漏油，井口运行稳定性差和井下管柱易蜡堵。

针对螺杆泵举升技术存在的问题，大庆油田经过多年的科研攻关和现场试验，仍60m3／d以下小排量螺杆泵举升工艺已基本过关。但是地面驱动的大中排量螺杆泵采用普通抽油杆易断脱，采用专用抽油杆虽然抽油杆易断脱问题得到控制，但抽油杆的投资成本上升，能耗也相对较高。尤其是在聚合物驱油井中，抽油杆偏磨严重，检泵周期也很短。普通电潜泵油井遇到聚合物后效率低，能耗大，所以研究排量在仍60m3／d以上的电动潜油螺杆泵尤为重要。

研制电动潜油螺杆泵的技术思路和技术关键

1．技术思路

目前世界上井下驱动螺杆泵系统中有两种驱动形式，其中井下液压驱动螺杆泵采油系统设备及工艺复杂，能耗相对较高。井下电动机驱动螺杆泵系统的减速装置磨损严重，寿命较低，特别是轴向减速在?140mm套管中空间受到限制，国内外还没有在?140mm套管中研制出排量在60m3／d以上的潜油电动机加减速装置的电动潜油螺杆泵。近几年来，笔者在探索新电动潜油螺杆泵工艺方案中，着重考虑了以下3方面：

(1)尽可能降低潜油电动机的转数，去掉减速装置，以减少工艺技术复杂性；

(2)研制高性能强耐磨螺杆泵橡胶定子，提高螺杆泵整体使用寿命，延长油井检泵周期；

(3)降低电动潜油螺杆泵的投资成本和运行成本，最大限度地提高电动潜油螺杆泵举升工艺的经济效益。

2．技术关键

(1)降低电动机转数但其体积不能无限制地增大，必须能满足?140mm套管井下作业工艺的要求而电动机本身成本又不能增加太多；

(2)选用耐高温、高强度、强耐磨的定子橡胶；

(3)如何解决在保证传递扭矩的同时又能满足螺杆偏心摆动，以及较好地解决螺杆轴向载荷的卸载问题；

(4)井下机组耐高温、高压和密封保护问题。新型电动潜油螺杆泵的设计与开发

1．新结构4极潜油电动机的设计

2001年将井下2极潜油电动机改造为4极潜油电动机，电动机转速由3000r／min降到了1500r／min。2002年又与厂家合作将电动机通过加大滑差转速由1500r／min降低到1350r／min，在相关技术参数不变的情况下，4极潜油电动机由两节制成一节，长度由9.6m降为6.4m，产品造价也由13万/台降为6.3万/台。

2．选用zantmand横胶作定于材料

为了满足螺杆泵的性能要求，需要在橡胶中加人大量的添加剂，以提高校胶的硬度、强度、耐磨性、耐温、耐压、弹性和抗老化等性能。目前用于抽油和输油的螺杆泵都是由丁腊橡胶作定子的，但是，在矿场上应用的螺杆泵的转子转速却都在300r／min以下，丁脂橡胶在高转速下是否能满足高性能、强耐磨性的要求。聚氨酯类橡胶具有较好的耐磨性和较好的弹性，但其易水解性能不能满足抽汲中高含水原油。

经过多次试验和筛选，选出zantmand高分子耐磨橡胶作定子材料。

将耐磨橡胶与丁脂橡胶在室内进行了物理机械性能及室内螺杆泵高速耐磨对比试验，试验结果见表1和表2。

丁脂橡胶在1420r／min转速下运行72h发现压头由原来的8．5MP a下降到5.5MP a，徘量由192m3／d下降到105m3／d，起出转子发现型线部位的镀烙层有脱落，定子冲洗液中带有橡胶粉末。则d定子橡胶在相同条件下连续运行168h徘量和压头都没

有变化，证明zantmand橡胶定子的耐磨性

能较好。

3．专用联泵机构的设计

研制了专用联泵机构(见图1)，它可保

证在传递扭矩时能满足螺杆偏心摆动，同

时又能较好地解决螺杆轴向载荷的卸载问

题。其原理是：将该泵下入油层顶界，经

动力电缆将电能输送给潜油电动机，电动

机通过润滑保护器的输出轴和下柔轴驱动

螺杆泵旋转，同时该泵的转子带动上柔轴，

驱动螺杆泵旋转，此时井液通过下吸入口

及上吸入口混合器进入螺杆泵，由螺杆泵增压后，经过油管将液体输送到地面输油管线。

4．设计专用电动机保护装置

井下机组在远高于地面温度和压力环境下工作，且自身还发热，为此参考井下电动机保护器原

电潜螺杆泵

第二章电潜螺杆泵 第一节井下采油单螺杆泵的现状及发展 摘要井下采油单螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。目前已开发的并下单螺杆泵有地面驱动采油单螺杆泵、电动潜油单螺杆泵、单螺杆波动机—单螺杆泵装置和多头螺杆泵。筒述了单螺杆泵定于衬套选用的材料和转子的表面处至方式，介绍了单螺杆泵在国外的使用情况。指出井下采油单螺杆泵主要朝增大泵的下井深度，加大泵的排量，延长泵的使用寿命和拓宽泵的使用范围等方向发展。最后就国内开发和推广螺杆泵工作规划提出了建议。 前言 井下来油单螺杆泵作为一种实用的采油机械应用于石油工业已有20多年的历史。1986年大庆油田从加拿大Griffin公司引进螺杆泵在油田试用，从此国内厂家便开始了较系统地研制井下采油螺杆泵。螺杆泵的结构非常简单，特别适合于高粘度、高含砂量的油井，并且有较高的工作效率。 美国一石油公司曾对螺杆泵采油系统、电动潜油离心泵和有杆泵抽油系统3种采油设备，在水驱采油井中进行了同样条件下的采油试验。试验结果表明，3种采油系统的效率分别为63．4％、52．4％和50．4％，其中螺杆泵采油系统的效率最高。此外，螺杆泵采油系统的装备投资费用比另外两种采油装备低20％—30％以上。 主要结构型式 目前，井下采油螺杆泵大致可分为以下4种结构型式。 1．地面驱动采油单螺杆泵 地面驱动采油单螺杆泵是井下来油螺杆泵中最简单的结构型式，也是国内外井下采油单螺杆泵采用的主要结构型式。由于是利用抽油杆传递泵所需要的扭矩，因此在大徘量情况下很难实现深井采油。 地面驱动单螺杆泵的驱动头动力主要由电动机或液马达提供。由电动机作动力的驱动头，有的采用变频调速，有的利用胶带和减速器共同调速，还有的直接利用减速器调速。利用液马达作动力调节泵的转速非常方便。 2．电动潜油单螺杆泵 电动潜油单螺杆泵的最大特点是不需要抽油杆传递动力，特别适合于深井、斜井和水平井采油作业。 较早开展这种泵的研究工作的是前苏联和法国。近年来，美国等发达国家也开始重视电动潜抽螺杆泵的开发，并在多砂、高粘深井、定向井、水平井中应用，取得了很好的效果。在某些情况下，电动潜油螺杆泵的使用寿命甚至比电动潜油离心泵高5倍。电动潜油螺杆泵寿命的提高，大大降低了采油成本，使一些原经济上无开采价值的油井有了良好的效益。电动潜油螺杆泵由螺杆泵、柔性轴、装有轴承的密封短节、齿轮减速器和潜油电动机等组成。为了使泵的旋转速度降到500r／min以下，有以下3种方案可供选择。 (1)采用6极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1000r／min,再利用变速装置，转速可以降到500r ／min以下。 (2)采用4极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1700r／min，再利用单行星齿轮减速器减速(如 传动比4：1)，转速可降到425r／min以下。 (3)采用2极潜油电动机，转速为3500r／min，配传动比9：1的双行星齿轮减速器，可将速度减至400r ／m in以下。 由于选择4极和6极电动机会降低电动机效率，减小启动扭矩，增加装备费用，因此第(3)种方案为

小排量潜油直驱螺杆泵采油技术研究与应用

小排量潜油直驱螺杆泵采油技术研究与应用 发表时间：2019-09-21T14:47:11.127Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：雷永刚李霞李伟刚 [导读] 摘要：小排量潜油直驱螺杆泵采油技术运行平稳、结构简单、安全可靠，能够较好地解决有杆泵应用过程中的井杆偏磨的问题，具有较高的应用价值。 长庆油田分公司第七采油厂甘肃庆阳 745709 摘要：小排量潜油直驱螺杆泵采油技术运行平稳、结构简单、安全可靠，能够较好地解决有杆泵应用过程中的井杆偏磨的问题，具有较高的应用价值。本文就小排量潜油直驱螺杆泵采油工艺进行了分析，并对其配套工艺和设备进行了解构，在产业调研的基础上提出了提高小排量潜油直驱螺杆泵采油技术应用能力的辅助策略，将为我国“三低油田”采油技术的应用与突破提供参考。 关键词：小排量潜油直驱螺杆泵；技术；应用 当前，我国多数油田的开采业已迈入中后期，地质特点、油藏分布等因素，给油田的开采带来的不小的难度。这就需要采油企业的技术管理部门需充分借鉴国内外先进的采油技术模式和经验，不断提升油田采油能力。在这一探索过程中，采油企业通过对小排量潜油直驱螺杆泵采油技术的实践和改良，收到了较好的成效。实践表明，小排量潜油直驱螺杆泵采油技术运行平稳、结构简单、安全可靠，能够较好地解决有杆泵应用过程中的井杆偏磨的问题，实现了对“三低油田”采油作业中的高效、节能生产，成为提高油田的经济效益的有力推手。 1.小排量潜油直驱螺杆泵采油工艺 小排量潜油直驱螺杆泵是利用动力电缆为井下潜油电机提供电力，潜油电机直接驱动螺杆泵转子转动，经螺杆泵增压后井液将被举升到地面。多数的小排量潜油直驱螺杆泵的电机在驱动螺杆泵中采用的是柔性的联轴器。这一采油工艺的系统组成涵盖了地面控制系统、电缆专用井口、联轴器、用词同步电机等。自下而上依次分布有防脱锚、电机、电机沉降式反应器、电机胶囊保护器、柔性联轴器、进液口、螺杆泵、扶正器、单向阀、油管注等。地面控制系统可实现对冲程、冲次等工作参数的设定，同时负责对小排量潜油直驱螺杆泵采油系统的电机温度、电流等进行监测。当前，小排量潜油直驱螺杆泵采油系统的扬程一般不超过2000米，液量控制在2.0-5.5m3/d，沉没度大于50米，系统作业井温不高于120℃。 2.小排量潜油直驱螺杆泵采油配套工艺及设备 2.1 永磁同步电机 永磁同步电机是小排量潜油直驱螺杆泵井下的动力装置，多采用新型的级联电机，将同步电机与泵之间的大直径减速器去掉，并对电机的定转子外径、永磁体宽度等进行合理地优化。当前，永磁同步电机中的永磁体多选用钕铁硼永磁体，这一永磁体性能稳定，可承受200℃左右的高温。 2.2螺杆泵 小排量潜油直驱系统的螺杆泵主要是有定子和转子构成。其中定子的内部为高弹性合成橡胶的钢管模压而成，转子为一根细长的金属螺杆。螺杆泵的定子和转子之间形成了一个密闭的腔体。在作业过程中，转子在定子的内部转动，可导致螺旋腔体的变化，这样从吸入口进入的井液可伴随腔体的螺旋移动而被推向泵口，后经由输油管输送至地面。 2.3电机保护器 小排量潜油直驱螺杆泵在结构系统的设计中的特殊构造，对电机的正常运转提出了更高的要求。因此，电机保护器的性能将直接影响到小排量潜油直驱螺杆泵的效能。电机保护器主要是用来对电机的内外压进行平衡，有效防止工作中井液的渗入，同时，电机保护器也为小排量潜油直驱螺杆泵的轴承、电机等组件提供必要的润滑。 2.4柔性联轴器 柔性联轴器是小排量潜油直驱螺杆泵的重要连接构件，其上端连接螺杆泵的转子，下端连接保护器。这一装置的主要作用是将永磁同步电机所产生的转扭传送到螺杆泵，同时，也将永磁电机所产生的同心运动转化成螺杆泵动子所需要的偏心运动。 2.5地面控制系统 小排量潜油直驱螺杆泵的地面控制系统包括位置控制单元、速度控制单元、电流闭环单元等，主要负责系统的运用控制、工况控制、过程控制及系统保护。这一控制系统中的核心单元为对电机的控制，多采用无编码器全闭环矢量控制模式，实现速度、位置以及定子电流的三闭环伺服控制，进而根据开采情况实现对电机的速度、转矩及柔性平滑驱动等性能的调整。 3.提高小排量潜油直驱螺杆泵采油技术应用能力的辅助策略 3.1 直驱螺杆泵技术改良 油田企业的设备管理部门要充分借鉴国内外先进的小排量潜油直驱螺杆泵采油技术应用的模式和经验，在对开采技术论证和油藏特点调研的基础上，通过技术模型分析和实地勘测，优化小排量潜油直驱螺杆泵采技术，促成这一采油技术应用下的油田企业高效生产得以实现。 3.2 加大新型设备的采购 加大油田企业小排量潜油直驱螺杆泵采油设备的采购力度，并确保相应的资金投入。当前，在物联网等技术的推动下，油田设备的革新速度不断加快，小排量潜油直驱螺杆泵采油设备的自动化的集成程度越来越高，多个作业过程已可以实现远端控制和多级参数设定，成为助推采油工程技术实践的重要支点。 3.3 技术人才队伍的建设 油田企业内部应建立合理的小排量潜油直驱螺杆泵采油技术管理人才的选拔机制，通过甄选和推荐，完成油田企业采油技术人才数据库的建立，对油田内部的工作人员建立多效岗位标签，以应对小排量潜油直驱螺杆泵采油的突发性故障等问题，并为确保油田企业的稳定高效生产，打下良性的基础。 综上所述，小排量潜油直驱螺杆泵采油技术的应用和改良，作为采油技术管理中的重要环节，其技术成果直接决定了采油企业的生产运行效能。而基于小排量潜油直驱螺杆泵采油技术升级是一系统化问题，需在结合技术研发、岗位培训、班组建设等方面的策略，助推小排量潜油直驱螺杆泵采油技术实际应用中的上档升级，实现技术改良条件下生产效能和企业效益的双提升。

采油工程—— 电动潜油离心泵采油

第四章无杆泵采油

第四章无杆泵采油 无杆泵机械采油方法与有杆泵采油的主要区别： 不需用抽油杆传递地面动力，而是用电缆或高压液体将地面能量传输到井下，带动井下机组把原油抽至地面。常用的无杆泵包括电动潜油离心泵、水力活塞泵、水力射流泵和螺杆泵等。 电动潜油离心泵采油 一、电动潜油离心泵采油装置及其工作原理 电动潜油离心泵是一种在井下工作的多级离心泵，用油管下入井内，地面电源通过潜油泵专用电缆输入井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转产生离心力，将井中的原油举升到地面。 电潜泵由井下部分、地面部分和联系井下地面的中间部分组成。 井下部分主要是电潜泵的机组，它由多级离心泵、保护器和潜油电动机三部分组成，起着抽油的主要作用。 地面部分由变压器组、自动控制台及辅助设备组成。自动控制台用来控制电潜泵工作，同时保护潜油电动机，防止电动机电缆系统短路和电动机过载。 电动潜油离心泵装置示意图 1—变压器组；2—电流表；3—配电盘；4—接线盒；5—地面电缆；6—井口装置；7—溢流阀；8—单流阀；9—油管；10—泵头；11—多级离心泵；12—吸人口；13—保护器；14—电动机；15—扶正器；16—套管；17—电缆护罩；18，20—电缆；19—电缆接头 中间部分由电缆和油管组成。将电流从地面部分传送给井下部分，采用的是特殊结构的电缆(圆电缆和扁电缆)。在油井中利用钢带将电缆和油管柱、泵、保护器外壳固定在一起。

(一) 电动潜油离心泵型号及主要部件 1．电动潜油离心泵型号 1) 电动潜油离心泵机组表示方法 示例：额定扬程1000m，额定排量200m3/d ，适用油井温度120℃的119mm 电动潜油离心泵机组表示为：QYDB119—200/1000E。 2)泵型号表示方法 示例：额定排量500m3/d，额定扬程2000m的98mm通用节泵表示为：QYB98—500/2000T。 2．电动潜油离心泵主要部件 1) 潜油电动机 示例：容量45kW的114mm潜油电泵机组用的电动机表示为：YQYll4—45S。 电动机用于驱动离心泵转动。一般为两极三相鼠笼式感应电动机，工作原理与地面电动机相同。根据实际需要电动机可以采用几级串联达到特定的

电动潜油螺杆泵

电动潜油螺杆泵 目录 第一章井下采油单螺杆泵的现状及发展 (1) 第二章电动潜油螺杆泵在疑难井中的应用 (3) 第三章大排量井下电动潜油螺杆泵研究与应用 (8) 第四章大庆油田改变采油技术现状势在必行 (10) 第五章螺杆泵工况测试技术 (12)

第一章井下采油单螺杆泵的现状及发展 摘要井下采油单螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。目前已开发的并下单螺杆泵有地面驱动采油单螺杆泵、电动潜油单螺杆泵、单螺杆波动机—单螺杆泵装置和多头螺杆泵。筒述了单螺杆泵定于衬套选用的材料和转子的表面处至方式，介绍了单螺杆泵在国外的使用情况。指出井下采油单螺杆泵主要朝增大泵的下井深度，加大泵的排量，延长泵的使用寿命和拓宽泵的使用范围等方向发展。最后就国内开发和推广螺杆泵工作规划提出了建议。 前言 井下来油单螺杆泵作为一种实用的采油机械应用于石油工业已有20多年的历史。1986年大庆油田从加拿大Griffin公司引进螺杆泵在油田试用，从此国内厂家便开始了较系统地研制井下采油螺杆泵。螺杆泵的结构非常简单，特别适合于高粘度、高含砂量的油井，并且有较高的工作效率。 美国一石油公司曾对螺杆泵采油系统、电动潜油离心泵和有杆泵抽油系统3种采油设备，在水驱采油井中进行了同样条件下的采油试验。试验结果表明，3种采油系统的效率分别为63．4％、52．4％和50．4％，其中螺杆泵采油系统的效率最高。此外，螺杆泵采油系统的装备投资费用比另外两种采油装备低20％—30％以上。 主要结构型式 目前，井下采油螺杆泵大致可分为以下4种结构型式。 1．地面驱动采油单螺杆泵 地面驱动采油单螺杆泵是井下来油螺杆泵中最简单的结构型式，也是国内外井下采油单螺杆泵采用的主要结构型式。由于是利用抽油杆传递泵所需要的扭矩，因此在大徘量情况下很难实现深井采油。 地面驱动单螺杆泵的驱动头动力主要由电动机或液马达提供。由电动机作动力的驱动头，有的采用变频调速，有的利用胶带和减速器共同调速，还有的直接利用减速器调速。利用液马达作动力调节泵的转速非常方便。 2．电动潜油单螺杆泵 电动潜油单螺杆泵的最大特点是不需要抽油杆传递动力，特别适合于深井、斜井和水平井采油作业。 较早开展这种泵的研究工作的是前苏联和法国。近年来，美国等发达国家也开始重视电动潜抽螺杆泵的开发，并在多砂、高粘深井、定向井、水平井中应用，取得了很好的效果。在某些情况下，电动潜油螺杆泵的使用寿命甚至比电动潜油离心泵高5倍。电动潜油螺杆泵寿命的提高，大大降低了采油成本，使一些原经济上无开采价值的油井有了良好的效益。电动潜油螺杆泵由螺杆泵、柔性轴、装有轴承的密封短节、齿轮减速器和潜油电动机等组成。为了使泵的旋转速度降到500r／min以下，有以下3种方案可供选择。 (1)采用6极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1000r／min,再利用变速装置，转速可以降到500r ／min以下。 (2)采用4极潜油电动机，在60HZ时，电动机的转速为1700r／min，再利用单行星齿轮减速器减速(如 传动比4：1)，转速可降到425r／min以下。

采油工程试卷

一、名词解释(每小题2分，共20分) 1.油井流入动态 指油井产量与井底流动压力的关系。 2.滑脱损失 由于油井井筒流体间密度差异，在混合物向上流动过程中，小密度流体流速大于大密度流体流速，引起的小密度流体超越大密度流体上升而引起的压力损失。 3.气举启动压力 气举井启动过程中，当环形空间内的液面将最终达到管鞋（或注气点）处时的井口注入压力。 4.扭矩因数 悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。 5.速敏 在流体与地层无任何物理化学作用的前提下，当流体在地层中流动时，会引起颗粒运移并堵塞孔隙和喉道，引起地层渗透率下降的现象。 6.基质酸化 在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近油层渗透性的工艺。 7.吸水剖面 一定注入压力下各层段的吸水量的分布。 8.填砂裂缝的导流能力 油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。 9.酸压裂缝的有效长度 酸压过程中，由于裂缝壁面被酸不均匀溶蚀，施工结束后仍具有相当导流能力的裂缝长度。10.蜡的初始结晶温度 当温度降到某一数值时，原油中溶解的蜡开始析出时的温度。 二、填空题(每空格0.5分，共20分) 1．在气液两相垂直管流中，流体的压力梯度主要由(1) 重力梯度、(2) 摩擦梯度和(3) 加速度梯度三部分组成。 2．采用常规方法开采稠油油藏时，常用的井筒降粘技术主要包括(4) 化学降粘技术和(5) 热力降粘技术。 3．常用的油气井完井方式包括(6) 裸眼完井、(7) 射孔完井、(8) 砾石充填完井和(9) 衬管完井等。4．压裂液滤失于地层主要受三种机理的控制：(10) 压裂液粘度、(11) 储层岩石和流体压缩性、(12) 压裂液的造壁性。

加拿大潜油螺杆泵

APPLICATIONS ■Progressing cavity pump (PCP) wells ■High dogleg severity (DLS) wells suit- able for PCPs ■Wells with restrictions of rod or tubing wear or wax problems ■Offshore heavy oil wells BENEFITS ■Eliminate restrictions to running PCP in wellbore with high DLS ■Reduce all PCP failures caused by rod string and tubing wear ■Decrease torque and pressure losses in relation to high-viscosity fluid ■Reduce torque by 20–60% with the elimination of rod string ■Improve overall efficiency ■Reduce power consumption ■Increase safety without having rod backspin on the surface ■Avoid leakage at surface without having a stuffing box ■Lower wellsite maintenance cost ■Minimize noise disturbance FEATURES ■Permanent magnet motor (PMM) based downhole drive ■Broad range of PCP speed from 50–500 rpm ■Constant torque in the entire range of speed ■PMM applicable control panel in NEMA4 enclosure ■Completion and various components are compatible with conventional ESP ■Canadian standards association (CSA) and underwriters laboratories (UL) certified The most typical PCP failure occurs from sucker rod or tubing wear. The severity of wear is determined by various factors such as DLS, water cut, and sand cut. The wear is especially high for deviated and horizontal wells. KUDU Rodless PCP* eliminates all rod failures, resulting in a 30–50% decrease in system failure rates. This technol-ogy also allows for pump installations in a high DLS or horizontal section of the well.Rodless PCP components A low-speed downhole PMM drive and a PCP are capable of working together in challenging PCP wells without being limited by deviation profile. Every component of a KUDU Rodless PCP is selected based on well conditions and the customer’s operational parameters, such as production target rate. All other system components are selected dependent on the PCP and motor combination.KUDU Rodless PCP.Rodless PCP Progressing cavity pump combined with submersible electrical motor for artificial lift solutions PMM technology PMM downhole drive is a proven technology that has been used with regular ESPs for many years and in PCP applications since 2003. A synchronous machine incorporating rare earth magnets in its rotor design, a PMM provides the following benefits: ■improve efficiency due to low power loss in the rotor ■increase power density with a shorter motor ■enhance dynamic performance by providing a variable frequency drive (VFD) specifically designed for PMM.By adopting a low-speed PMM, KUDU Rodless PCP provides constant torque in the entire PCP speed zone, ranging from 50 rpm to 500 rpm. Such system flexibility enables easy adjust-ment to a broad range of well production rates without replacing the pump. The downhole assembly is effective in high temperatures of up to 300 degF (150 degC) and is corrosion resistant with special coating. KUDU Rodless PCP Specifications Production rate ?, bbl/d [m 3/d]12–1,900 [2–300]Maximum setting vertical depth, ft [m]6,500 [2,000]Maximum downhole temperature ?, degF [degC]300 [150]Operational speed range, rpm 50–500Maximum power capacity, hp [kW]60 [45]Power supply requirements, V [Hz]Three-phase 380–480 [50–60]Maximum pump axial load, lbs [kg]13,200 [6,000]Minimum casing size, in [mm] 5.5 [139.7]?Based on pump model, fluid level, and pump setting depth.? Maximum temperature for PMM.

采油工程期末考试复习资料

名词解释 1油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。 2滑脱损失：由于油井井筒流体间密度差异，在混合物向上流动过程中，小密度流体流速大于大密度流体流速，引起的小密度流体超越大密度流体上升而引起的压力损失。 3气举启动压力：气举井启动过程中，当环形空间内的液面将最终达到管鞋处时的井口注入压力。 4扭矩因数：悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。 5速敏：在流体与地层无任何物理化学作用的前提下，当液体在地层中流动时，会引起颗粒运移并堵塞孔隙和喉道，引起地层渗透率下降的现象。 6基质酸化：在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近油层渗透性的工艺。 7吸水剖面：一定注入压力下各层段的吸水量的分布。 8填砂裂缝的导流能力：油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。 9酸压裂缝的有效长度：酸压过程中，由于裂缝壁面被酸不均匀溶蚀，施工结束后仍具有相当导流能力的裂缝长度。 10蜡的初始结晶温度：当温度降到某一数值时，原油中溶解的蜡开始析出时的温度。 11:采油指数：是指单位压差下的油井产量，反映了油层性质、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量的关系。 12气举采油：是指人为地从地面将高压气体注入停喷的油井中，以降低举升管中的流压梯度，利用气体的能量举升液体的人工举升方法。 13吸水指数：表示注水井在单位井底压差下的日注水量。 14沉没度：泵下入动液面以下深度位置。 15原油的密闭集输：在原油的集输过程中，原油所经过的整个系统都是密闭的，既不与大气接触。 16滤失系数：压裂液在每一分钟内通过裂缝壁面1m^3面积的滤失量， 17滑脱现象：气液混流时，由于气相密度明显小于液相密度，在上升流动中，轻质气相其运动速度会快于重质液相，这种由于两相间物性差异所产生的气相超越液相流动。 18酸液有效作用距离：当酸液浓度降低到一定程度后（一般为初始浓度的10%），酸液变为残酸，酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。 19破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。************************* 7分析常规有杆泵生产过程中抽油杆柱下端受压的主要原因。 答：（1）柱塞与泵筒的摩擦力；（2）抽油杆下端处流体的压强产生的作用力；（3）流体通过游动阀孔产生的阻力；（4）抽油杆柱与井筒流体的摩擦力；（5）抽油杆柱与油管间的摩擦力；（6）抽油杆柱和井筒流体的惯性力和振动力等。 8作出自喷井油层-油管-油嘴三种流动的协调曲线，并说明各曲线的名称，标出该油井生产时的协调点及地层渗流和油管中多相管流造成的压力损失。 答：自喷井油层-油管-油嘴三种流动的协调曲线： 曲线A：流入动态曲线；表示地层渗流压力损失，为地层静压； 曲线B：满足油嘴临界流动的井口油压与产量关系曲线；表示油管中多相管流造成的压力损失，为井底压力； 曲线C：嘴流特性曲线；表示井口压力。 曲线B与曲线C的交点G为协调点

直驱潜油螺杆泵

潜油螺杆泵装置 沈阳大学王子贵 一、产品用途 该潜油直驱螺杆泵装置的特点是潜油电机在螺杆泵上端，电机的转子轴是空心，用来走井液。主要适用于开采高黏度、高含蜡、高含沙、高含气原油,在斜井、水平井、沼泽区块和海上平台作业中,其泵效高、同比采油量能耗低、泵检周期长、制造成本低、维护费用低、节能效果显著等。 二、技术特点 1、将有杆采油工艺变为无杆采油,消除了抽油杆与油管之间的磨损。 2、抽吸连续平稳,不对油层产生压力激动作用,泵的排量稳定,油液流动无扰动,便于计量。

3、不易发生气锁,具有破乳作用。 4、适用于直井、斜井、水平井、尤其适用于杆管偏磨井。 5、机械采油设备中同比采油量能耗低、泵效高。 6、采用大功率步进永磁电机并直接驱动螺杆泵,电能利用率在80%以上。 7、该种电机低速转矩大,特别适合含沙量大及稠油的井况。 8、井口控制器采用无位置传感器磁通矢量控制,使系统运行更平滑稳定。 9、保护功能齐全,可对电机欠载、过载、过电压、欠电压、短路、三相电压及电流不平衡等有效保护。 10、可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单。 11、耐颠簸震动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长。 12、效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速损耗。 13、综合节电率可达20%-60%。 三、技术参数 （一） 1、电机功率：6KW 2、工作电压：380V 3、额定电流：12A 4、工作转矩：285N〃M（200r/min） 5、环境温度：120℃ （二） 1、电机功率：8KW 2、工作电压：380V 3、额定电流：16A 4、工作转矩：380N〃M（200r/min）

潜油直驱螺杆泵装置项目可行性研究报告申请报告

潜油直驱螺杆泵装置项目可行性研究报告 报告模版

目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (18) 2.1项目提出背景 (18) 2.2本次建设项目发起缘由 (20) 2.3项目建设必要性分析 (20) 2.3.1促进我国潜油直驱螺杆泵装置产业快速发展的需要 (21) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (21) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (22) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (22) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (22) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (23) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (23) 2.4项目可行性分析 (24) 2.4.1政策可行性 (24) 2.4.2市场可行性 (24) 2.4.3技术可行性 (24) 2.4.4管理可行性 (25) 2.4.5财务可行性 (25) 2.5潜油直驱螺杆泵装置项目发展概况 (25) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (26) 2.5.2试验试制工作情况 (26) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (26)

潜油直驱螺杆泵装置项目可行性研究报告

潜油直驱螺杆泵装置项目可行性研究报告 核心提示：潜油直驱螺杆泵装置项目投资环境分析，潜油直驱螺杆泵装置项目背景和发展概况，潜油直驱螺杆泵装置项目建设的必要性，潜油直驱螺杆泵装置行业竞争格局分析，潜油直驱螺杆泵装置行业财务指标分析参考，潜油直驱螺杆泵装置行业市场分析与建设规模，潜油直驱螺杆泵装置项目建设条件与选址方案，潜油直驱螺杆泵装置项目不确定性及风险分析，潜油直驱螺杆泵装置行业发展趋势分析 提供国家发改委甲级资质 专业编写： 潜油直驱螺杆泵装置项目建议书 潜油直驱螺杆泵装置项目申请报告 潜油直驱螺杆泵装置项目环评报告 潜油直驱螺杆泵装置项目商业计划书 潜油直驱螺杆泵装置项目资金申请报告 潜油直驱螺杆泵装置项目节能评估报告 潜油直驱螺杆泵装置项目规划设计咨询 潜油直驱螺杆泵装置项目可行性研究报告 【主要用途】发改委立项，政府批地，融资，贷款，申请国家补助资金等【关键词】潜油直驱螺杆泵装置项目可行性研究报告、申请报告 【交付方式】特快专递、E-mail 【交付时间】2-3个工作日 【报告格式】Word格式；PDF格式 【报告价格】此报告为委托项目报告，具体价格根据具体的要求协商，欢迎进入公司网站，了解详情，工程师（高建先生）会给您满意的答复。 【报告说明】 本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告，此报告为个性化定制服务报告，我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求，修订报告目录，并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容，为企业项目立项、上马、融资提供全程指引服务。

可行性研究报告是在制定某一建设或科研项目之前，对该项目实施的可能性、有效性、技术方案及技术政策进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价，以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。可行性研究报告主要内容是要求以全面、系统的分析为主要方法，经济效益为核心，围绕影响项目的各种因素，运用大量的数据资料论证拟建项目是否可行。对整个可行性研究提出综合分析评价，指出优缺点和建议。为了结论的需要，往往还需要加上一些附件，如试验数据、论证材料、计算图表、附图等，以增强可行性报告的说服力。 可行性研究是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析论证的科学方法，在投资管理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上，综合论证项目建设的必要性，财务的盈利性，经济上的合理性，技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性，从而为投资决策提供科学依据。 投资可行性报告咨询服务分为政府审批核准用可行性研究报告和融资用可 行性研究报告。审批核准用的可行性研究报告侧重关注项目的社会经济效益和影响；融资用报告侧重关注项目在经济上是否可行。具体概括为：政府立项审批，产业扶持，银行贷款，融资投资、投资建设、境外投资、上市融资、中外合作，股份合作、组建公司、征用土地、申请高新技术企业等各类可行性报告。 报告通过对项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查，在行业专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测，从而为客户提供全面的、客观的、可靠的项目投资价值评估及项目建设进程等咨询意见。 可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整） 为客户提供国家发委甲级资质 第一章潜油直驱螺杆泵装置项目总论 第一节潜油直驱螺杆泵装置项目背景 一、潜油直驱螺杆泵装置项目名称 二、潜油直驱螺杆泵装置项目承办单位 三、潜油直驱螺杆泵装置项目主管部门 四、潜油直驱螺杆泵装置项目拟建地区、地点

中国石油大学(华东)06-07《采油工程》试卷及答案.doc.docx

2006 —2007 学年第一学期〈〈釆油工程》试卷 （参考答案与评分标准） 专业班级石工2010-01 ____________姓名 ___________________________学号 ___________________________

题号二三四总分得分 阅卷人 一、名词解释（每小题 2 分，共 20 分） 1.油井流入动态 指油井产量与井底流动压力的关系。 2.滑脱损失

由于油井井筒流体间密度差异，在混合物向上流动过程中，小密度流体流速大于大密度流体 流速，引起的小密度流体超越大密度流体上升而引起的压力损失。 3. 气举启动压力 气举井启动过程中，当环形空间内的液面将最终达到管鞋( 或注气点 ) 处时的井口注入压力。 4.扭矩因数 悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。 5.速敏 在流体与地层无任何物理化学作用的前提下，当流体在地层中流动时，会引起颗粒运移并堵塞孔隙和喉道，引起地层渗透率下降的现象。 6.基质酸化 在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢S 或提高井筒附近油层渗透性的工艺。 7.吸水剖面 一定注入压力下各层段的吸水量的分布。 8.填砂裂缝的导流能力 油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。 9.酸压裂缝的有效长度 酸压过程中，由于裂缝壁面被酸不均匀溶蚀，施工结束后仍具有相当导流能力的裂缝长度。 10.蜡的初始结晶温度 当温度降到某一数值吋，原油中溶解的蜡开始析出吋的温度。

二、填空题 ( 每空格0.5分，共20分 ) 1.在气液两相垂直管流屮，流体的压力梯度主要由(1) 重力梯度、 (2) 摩擦梯度和 (3) 加速度梯度三部分组成。 2.采用常规方法开采稠汕油藏时，常用的井筒降粘技术主要包括(4) 化学降粘技术和 (5) 热力降粘技术。 3.常用的汕气井完井方式包括 (6) 裸眼完井、 (7) 射孔完井、 (8) 砾石充填完井和 (9) 衬管完 I 等。 4.压裂液滤失于地层主要受三种机理的控制：(10) 压裂液粘度、 (11) 储层六石和流体压缩性、(12) 压裂液的造壁性。 5.根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段的任务，压裂液可分为：(13) 前置液、( 14) 携砂液和 (15) 顶替液。 6.写出叫种具体的防砂方法：(16)(17)(18)(19)砾石充填防砂、衬管防砂、筛管防砂、滤砂管防砂、

井下直驱螺杆泵无杆举升技术

井下直驱螺杆泵无杆举升技术 摘要：中国石油勘探开发研究院依托中国石油天然气集团公司重大科技项目， 结合油井实际生产需求，经过近10年的摸索和试验，联合攻关开发了潜油永磁 同步低速电机，技术思路是采用“潜油永磁同步低速电机+保护器+柔性轴+螺杆泵”结构。目前这项技术适用油井排量范围是5～50m3/d，满足大部分中国石油油井 举升需求。 关键词：无杆举升；井下直驱螺杆泵；井下电机 1引言 中国石油天然气集团公司油井超过20万口，由于地层能量偏低，人工举升油井占到总井数的95%以上。人工举升主要有抽油机、螺杆泵、电潜泵、水力泵和 气举等技术和装备，其中有杆泵（抽油机和地面驱动螺杆泵）数量达到了92%。 有杆泵采油是通过抽油杆将动力传到井下，带动井下泵运动将原油举升到地面。 有杆泵采油面临3个方面的生产难题：一是效率低、能耗高，有杆泵采油设备平 均系统效率只有24%，每年消耗的电能约占油田总耗电的一半以上；二是大斜度井、聚驱井、高含水井增多，杆管偏磨问题越来越严重，导致检泵周期短，吉林、长庆油田部分油井由于杆管磨损检泵周期只有300 d左右，远低于抽油机井平均 检泵周期800d。随着斜井、定向井及水平井数量不断增加，井眼轨迹更加复杂，有杆泵采油杆管磨损现象会更加严重；三是有杆泵采油井口采用光杆盘根动密封，更换不及时会导致原油泄漏，造成安全环保事故。 针对有杆泵采油存在的问题，国内外一直在致力于发展无杆举升技术，目前 比较成熟的是电潜离心泵。该技术主要适用于日产液50 m3以上的油井，由于中 国石油油井产量普遍偏低，限制了其广泛应用，电潜泵井只有2 000余口。电潜 螺杆泵是近年发展起来的无杆采油技术之一，与潜油电泵相比，在稠油井、出砂 井中有更好的应用效果。国内外进行了大量的研究，美国的Centrilift Amoco和加 拿大的KUDU等公司从20世纪90年代开始进行电潜螺杆泵产品的研究，传统的 思路是采用“潜油电机+井下减速器+保护器+螺杆泵”结构方案，该方案中电机转速1450 r/min，通过行星减速器将输出转速降到150 r/min左右，减速比为9∶1。受到套管内径限制，减速器外径要求在102 mm以内，较大的减速比和尺寸的限制 导致关键部件尺寸过小，机械强度和可靠性不足，多口井试验减速器出现故障。 2井下直驱螺杆泵举升工艺 井下直驱螺杆泵举升系统的设计借鉴了电潜泵系统，分为地面工具和井下机 组两部分。地面部分包括控制柜主体、变频控制器、数据采集器、数据远程传输 等关键部件。通过地面控制可以读取电机输入电流、转速以及对电机进行转速调节。泵挂在1500 m以下时，控制柜需要输入380 V电压，与抽油机相同，泵挂超过1500 m时需要输入660 V电压。井口电缆穿越工具也与传统电潜泵一致，确保配套工具的互换性和现场作业的便捷性。井下机组部分包括井下电机、保护器、 柔性轴、螺杆泵、电缆等。为了消除过流通道和电缆对电机尺寸和功率的影响， 电缆从电机上端接出。正常工作时，动力从电机轴输出，依次传递到保护器轴、 柔性轴、螺杆泵转子，将井液举升到井口。 井下直驱螺杆泵现场施工工艺简单，主要步骤为： ①将锚定器坐在井口，与电机下端通过73.0 mm油管螺纹连接；②锚定器 下入井内，电机上端坐在井口，将保护器下端和电机上端通过法兰连接，连接电 机和动力电缆，继续下入；③连接柔性轴和电机保护器；④连接柔性轴和螺杆

第七章电动潜油泵检修_pdf

第七章电动潜油泵检修 一、学习目标 主要了解电潜泵的结构、掌握电潜泵的工作原理。 二、主要工作内容 电动潜油泵是用电驱动无杆泵举升(抽油)设备。根据其结构和工作原理的不同，分为三种，即电动潜油离心泵、电动潜油单螺杆泵和电动潜油隔膜泵。电动潜油离心泵主要适应低粘度或高含水的油井；电动潜油单螺杆泵适用于高粘度或高含气量的油井；电动潜油隔膜泵则适用于高含砂量及有腐蚀性介质的油井。 电动潜油单螺杆泵和电动潜油隔膜泵近几年开始研制现场使用比较少，因此这里主要介绍电动潜油离心泵，亦称电潜泵(简称电泵)。 (一)电动潜油离心泵的组成及性能 潜油电泵机组型号意义表示方法如下： (1)井下部分，由多级离心泵、保护器和潜油电动机三个部件组成。气井也安装压力检测器。一般是潜油电动机安装在最底部，保护器，油气分离器上面是多级离心泵，它们之间通过花键连接，使电动机输出轴带动离心泵运转。 (2)中间部分，由特殊结构的电缆和油管组成。目前现场主要采用扁形电缆，电缆用钢带卡子捆扎固定在油管上，应防止油套管偏磨，起到输送电流到井下。 (3)地面部分。它由井口挂垫(专用井口)、接线盒、控制屏、变压器等组成。控制屏用于控制电潜泵的工作。 (二)井下机组主要部件 1．潜油泵 (1)结构：潜油泵是由多级叶轮和导轮组成，分多节串联的离心泵。其转动部分主要有轴、键、叶轮、垫片、轴套和限位卡簧等；固定部分主要有壳体、泵头(即上部接头)、泵座(即下部接头)、导轮和扶正轴承等。相邻两节泵的泵壳用法兰连接，轴用花键套连接。 (2)工作原理：与普通离心泵相同，电动机带动泵轴上的叶轮高速旋转时，叶轮内液体的

每一质点受离心力作用，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周，压力和速度同时增加，经过导轮流道引向下一级叶轮，这样逐级流经所有的叶轮和导轮，使液体压能逐次增加，最后获得一定的扬程，将液体输送出地面。 2．油气分离器 油井的油流内含有天然气，这些气体进入泵内，将直接影响泵的正常工作，使液体不能连续输送，造成气蚀。为克服这一影响，在离心泵下装一油气分离器，使流体在进入泵之前，先通过油气分离器进行液气分离。被分离出的气体进入油套管环形空间，然后排出地面，被分离后的液体则进入泵内。这样，可减少气体对泵的气蚀现象，达到提高泵效及延长泵的使用寿命。 目前现场使用的油气分离器有沉降式和旋转式二种类型。 (1)沉降式油气分离器：结构比较简单，在壳体内装一倒置叶轮。主要是依据重力原理 来进行油气分离。油气混合物从分离器外壳的进液孔进入分离器后，由于液体的相对密度要比气体大得多，这样气体向上流动，通过分离器的排气孔进入油套管环形空间，而液体由于相对密度大，向下流动通过分离器底部的内腔进液孔进入分离器内腔，并经过底部轮增压产生一个稳定压头，把井内液体举升到泵的第一级叶轮，从而完成油气分离过程。 沉降分离器有效行程(大约为0．4m左右)小，因此分离效率较低。三级分离占油、气、 水三相总体积10％的游离气，并且分离效率最高只能达到37％，如果泵吸入口气液比超过10％，这样分离器的分离效果将会大大变差，而使泵的工作特性受到严重影响，从而达不到 抽油效果。 (2)离心旋转式油气分离器： 结构：是由上接头、壳体、衬套、叶轮、诱导轮、轴、吸人口 滤网、下接头等组成。如图示5-7—1。 工作原理：利用离心力分离原理，使气体在近轴处，液体在边 缘壁线，达到油气分离的目的。 这种分离器可处理占油、气、水三相总体积30％的游离气，并 且分离效率可达90％以上。 3．潜油电动机 (1)结构：潜油电动机主要由定子、转子、扶正轴承、电动机轴、 电缆头、注油阀、引线、打油叶轮、滤网、放油阀、电机壳体、止 推轴承及循环系统等组成。 (2)工作原理：潜油电动机是三相鼠笼式异步感应电动机，它和 其他异步电动机一样，当定子绕组的三相引出线接通三相电流 时，在电动机内产生一个转速为n，=60r/s的旋转磁场，其转向取 决于电源相序。 。 三、相关知识 起下电潜泵的质量标准： (1)动管柱前要求井架重新校正，大钩必须对中井口。协助电泵 专业人员安装好施工辅助设备及专用工具。 (2)整个起下电泵的过程中，必须听从专业人员的指挥，必须平 稳操作，缓起缓下(以每4—5min下一根油管为宜)，切勿顿、 溜钻。要注意保护好电缆，避免使用电缆出现死弯、磕碰、扭伤和 损坏包皮