电潜螺杆泵技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、大庆油田开发出电潜螺杆泵性能检测台

大庆油田公司第四采油厂开发的LPT-1型电潜螺杆泵性能检测台研制成功。

该检测台由动力系统、数据采集系统和控制系统三部分组成。在操作方面全部实现了微机化管理，可以模拟现场工况，对电潜螺杆泵的压力、转速、扭矩、温度、流量等参数进行检测和数据存储，为定

转子合理间隙的设计，定子橡胶配方的选择提供了试验手段。通过三套螺杆泵试验样品的检测试验，各项性能指标达到了设计要求。

电动潜油单螺杆泵装置与电动潜油离心泵装置一样，主要机组在井下，由上到下为单螺杆泵、保护器和潜油电动机。用电缆将电从地面传给井下的潜油电动机，而油流沿油管从井下举升到井口。地面部

分包括自动控制台、自耦变压器以及一些辅助设备。

2、电潜泵所用传感器技术分析

为了最优化抽油井维护和生产动态，就必须了解井下采油设备的动态及井下一些主要条件。理想的生产检测和控制系统可提供程控、井下和地面数据采集和具有实时数据分析能力的数据存储器。常规的

井下计量仪都采用昂贵的石英及最新的光导纤维技术。有一种测量井下压力和温度的比较经济的系统，这种新系统是由较经济的压力和温度应变传感器联结智能远程终端装置（RTU）/可编程控制器组成

。这种传感器已用于全球几千口电潜泵井的检测和控制，并扩展到有杆泵和螺杆泵井进行试验。

1）系统的井下装置

系统的传感器安装在得克萨斯技术学院的1200m深的试验井中，测量泵的进口压力、进口温度、振动、出口压力和传感器的漏电情况。传感器所采用的金属材料适合井下环境，井下电缆端的缆套与传感器

之间用金属密封，并经过加压试验。井下电子包（包括压力和温度传感器）装在传输套油管内，其尺寸可满足客户的油管条件。该传感器由一根嵌入电缆的1/4in油管连到地面。

2）系统的地面装置

可将RTU/控制器永久安装在地面。在硬件、软件和远程通信方面采用了最新技术，控制器可控制生产设备的操作、数据采集和数据分析。控制器的体系结构由三个主要部分：硬件、固件（firmware）和

软件组成。该硬件通过多通信信道、可扩展存储器和灵活的输入/输出提供系统的功能。固件是位于微处理机内的程序设计，可通过软件就地或远程寻址。软件保存在远程电脑上，并可发送到地面接收装

置。其他的一些地面接口包括从数据记录器到先进的卫星链接，可使采集的数据立即进行分析。

3）通信

控制器和所有的其他地面接收装置提供了灵活的通信能力。插件电话调制解调器是标准的。一些通信端口位于精选的NEMA4外壳边上，它们可用作成形、改变和修正调整点、模拟输出、报警等。这些端口

是全天候的，并接受快速连接的6针孔阴性插头。可配置的通信参数计有数据速度、奇偶性、控制器地址、数据位和传输延迟。地面装置支持数据传输率速度为300～28000bit/s。通过地面界面显示或远

程使用软件可在井场建立通信。若有电话通信，则该系统可与标准调制解调器组件连接，提供报警呼号通知。

第二节 产品工艺特点或流程

1、电潜螺杆泵的设计

电潜螺杆泵采用电潜泵作为井下驱动系统。螺杆泵是转子在定子中心旋转，随着转子转动泵送流体。转子由不锈钢制成，表面镀铬防蚀。厂商可以根据井底温度提供不同耐温极限的定子橡胶。现有产品

可以耐受的最大温度为95℃（203℉）、105℃（221℉）、135℃（275℉）、和150℃（302℉）。由于井底温度在65.6℃左右，因此选择了耐温95℃（203℉）的产品。此外，还要考虑橡胶是否与产出液

中的芳香烃配伍。同时，螺杆泵启动运行所需的功率、套管尺寸、井底温度决定了电潜泵马达尺寸。齿轮减速器的主要作用是提供螺杆泵所需的速度和扭矩。密封部分能防止井底流体进入减速器和马达

。柔性轴能将密封轴的转动转化为螺杆泵所需的扭矩。

2、电潜螺杆泵的安装

电潜螺杆泵设计安装的极限是井斜率最大为15°/100ft的直井段。kl082井的电潜螺杆泵安装在井深1440ft、真垂深度1267ft、倾角64°、井斜率1.6°/100ft的位置。kl083井安装在井深1014ft、真垂深

度891ft、倾角58°、井斜率1.5°/100ft的位置，使用31/2in油管安装。同时，在泵上部90ft处安装31/2in的控制阀和混流阀，安装电缆保护器防止电缆和套管摩擦。安装的两部电潜泵马达实际转速为

2333rpm，齿轮减速器传动比9：1，泵速259rpm，螺杆泵流量881bbl/d。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

随着各国稠油、含砂、含气井的数目越来越多，为满足油田开采工艺的需要，近十年来．各国有关制造厂和公司相继推出了井下单螺杆抽油泵系列产品，主要以地面驱动、抽油杆传动为主，同时也生产

无杆螺杆泵等产品，在螺杆泵的元件和配套设备方面也推陈出新。

在传统的地面驱动、抽油杆传动的单螺杆泵的基础上，近几年来，国外还研究出了其他类型的螺杆泵。如路易斯安娜西Monroe的美国泵系统服务有限公司生产的多叶片螺杆泵，其设计在泵长度缩短的倩

况下，可获得很高的排量．根据举升深度，己经设计出了排量高达1272m3／d的多叶片泵。

与地面驱动、抽油杆传动相对应，国内外己经研究出了无杆螺杆泵，如BWM泵公司生产的液潜和电潜马达驱动螺杆泵依靠动力液和井下电机以及齿轮减速装置在井下实现对螺杆泵的传动。

在螺杆泵的配套设备方面．Highland公司生产的螺杆泵专用变频驱动装置，很容易调整泵速，无需水力驱动和变换传动带及滑轮槽轮就可以使其与实际生产吻合，井可人工调节。Bach自动泵控制器能够

监测油井的工作倩况，并能根据事先拟订的程序和油井的状态使螺杆泵以最佳速度工作，通过电压、电流、压力、效率和动液面的高度监控抽油系统实际载荷。当实际载荷变化时，系统调节螺杆泵的排

量和速度，调节量大小由软件控制．保证了螺杆泵精确、高效地运行。

螺杆泵开采技术的发展趋势包括改进螺杆泵的选择性以增强其适应性，改进螺杆泵性能提高其运行和节能效率，延长螺杆泵的使用寿命等。

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