姚慶童（華北油田公司第五采油廠）

隨著螺桿泵及其配套工藝的日趨成熟，螺桿泵、抽油機(jī)和電潛泵已經(jīng)成為油田上常用的三種舉升采油方式。在相同條件下，螺桿泵較抽油機(jī)和電潛泵具有泵效高、投入低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。而且在稠油、低產(chǎn)、出沙類(lèi)油藏的應(yīng)用中，抽油機(jī)和電潛泵無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，而螺桿泵在這類(lèi)油藏的開(kāi)采中表現(xiàn)出了較好的適應(yīng)性，因此得到了大力的推廣。常規(guī)螺桿泵的驅(qū)動(dòng)方式為傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)的輸出端經(jīng)皮帶、鏈條、齒輪等傳動(dòng)到光桿，用來(lái)帶動(dòng)抽油桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)子的目的。但由于常規(guī)螺桿泵中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)較多，造成的動(dòng)能損失和故障率也會(huì)相應(yīng)的提高。直驅(qū)式螺桿泵作為常規(guī)螺桿泵的改進(jìn)型，實(shí)現(xiàn)了螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置的成功簡(jiǎn)化，為螺桿泵井生產(chǎn)提供了一種新型驅(qū)動(dòng)方式，較常規(guī)螺桿泵具有能耗少、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)[1]。

1 技術(shù)原理及特點(diǎn)

螺桿泵直驅(qū)系統(tǒng)主要由螺桿泵直驅(qū)電動(dòng)機(jī)和電氣控制柜兩大部分組成，電動(dòng)機(jī)采用高性能永磁力矩伺服電動(dòng)機(jī)，光桿直接從空心軸穿過(guò)，伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)光桿。電氣控制柜采用先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)矢量位置控制方法，通過(guò)匹配的正弦波輸入信號(hào)進(jìn)行控制，見(jiàn)圖1。

技術(shù)特點(diǎn)：

圖1 螺桿泵直驅(qū)裝置圖及部分簡(jiǎn)圖

1）高效節(jié)能。永磁力矩伺服電機(jī)具有比異步電機(jī)更高的效率，更寬廣的高效區(qū)，同時(shí)去掉常規(guī)減速環(huán)節(jié)后，傳動(dòng)系統(tǒng)的效率明顯提升，直接驅(qū)動(dòng)裝置比原有螺桿泵傳動(dòng)裝置節(jié)能效果非常顯著，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，在同等排量下，綜合節(jié)能可達(dá)到25%以上[2]。

2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。電動(dòng)機(jī)采用空心軸結(jié)構(gòu)直接安裝在井口上，無(wú)減速箱，通過(guò)方卡子抱緊光桿，直接驅(qū)動(dòng)，大幅減少了中間環(huán)節(jié)，故障點(diǎn)減少，電動(dòng)機(jī)基本不需要任何維護(hù)，可靠性有效提高。

2 試驗(yàn)情況

2.1 試驗(yàn)效果

為了降低螺桿泵井生產(chǎn)能耗，減少螺桿泵井故障率，提高螺桿泵井生產(chǎn)效率，2013年開(kāi)展了螺桿泵直驅(qū)裝置的研究，并在澤70塊的30口螺桿泵井現(xiàn)場(chǎng)安裝，澤70塊共有33口螺桿泵井，生產(chǎn)狀況為平均日產(chǎn)油3.74 t，平均含水65.8%?，F(xiàn)對(duì)其中的6口油井安裝電表對(duì)油井耗電情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，見(jiàn)表1。

表1 加油井耗電情況

在油井各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)未變情況下，單井平均日節(jié)電21.5 kWh，平均綜合節(jié)電率26.6%[3]。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

1）單井應(yīng)用螺桿泵直驅(qū)裝置后，節(jié)電率按平均值26.6%計(jì)算，年累計(jì)節(jié)電0.781×104kWh，按照電價(jià)0.77元/kWh計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)約為0.6萬(wàn)元。

2）應(yīng)用螺桿泵直驅(qū)裝置后較普通螺桿泵傳動(dòng)系統(tǒng)維修次數(shù)減少2次/年，單次維修費(fèi)用按照0.3萬(wàn)元，維修時(shí)間按2 h計(jì)算，增加原油產(chǎn)量0.62 t，按照原油平均價(jià)格4 663.07元/t，年增加經(jīng)濟(jì)效益0.9萬(wàn)元。

單井應(yīng)用螺桿泵直驅(qū)裝置后年可獲經(jīng)濟(jì)效益1.5萬(wàn)元。

2.3 投入回報(bào)期

螺桿泵直驅(qū)裝置的設(shè)備單價(jià)為8.7萬(wàn)元，普通螺桿泵的設(shè)備單價(jià)為7萬(wàn)元，可見(jiàn)螺桿泵直驅(qū)裝置較常規(guī)螺桿泵雖然初期投入較大，但設(shè)備運(yùn)行1.2年后即有產(chǎn)出效益。

3 結(jié)論

1）螺桿泵直驅(qū)裝置技術(shù)成熟，在原油生產(chǎn)上切實(shí)可行，該設(shè)備的應(yīng)用可提高了螺桿泵設(shè)備的工效和能源利用率。

2）該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用推廣，減少了生產(chǎn)的能源消耗，減輕了工人的勞動(dòng)量，降低了設(shè)備維修投入，同時(shí)具有節(jié)能見(jiàn)效快的特點(diǎn)，為降低噸油成本做出了巨大的貢獻(xiàn)，具有良好的節(jié)電效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3）目前，大部分油田開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中后期，稠油、低產(chǎn)、出沙類(lèi)油藏較為普遍，怎樣開(kāi)采好這類(lèi)油藏已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，而推廣應(yīng)用先進(jìn)的螺桿泵采油技術(shù)不失為解決這道難題的好方法。

[1]吳仕貴,馮永泉.螺桿泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝.1997(1):73-77.

[2]姜新通,朱春燕,趙振奎.地面直驅(qū)式螺桿泵系統(tǒng)[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào).2009(2):125-128.

[3]雷瑩.螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置技術(shù)評(píng)價(jià)[J].石油石化節(jié)能,2013,3(5):29-30.