九年級科學(xué)潛油往復(fù)電泵介紹浙教課堂PPT

1、 摘摘 要：針對常規(guī)抽油機存在的一次性投要：針對常規(guī)抽油機存在的一次性投資大、能耗高和系統(tǒng)效率低等實際問題，資大、能耗高和系統(tǒng)效率低等實際問題，研制了潛油往復(fù)電泵及地面數(shù)控裝置。通研制了潛油往復(fù)電泵及地面數(shù)控裝置。通過動力電纜給井下潛油直線電機供電后產(chǎn)過動力電纜給井下潛油直線電機供電后產(chǎn)生交變磁場，動子在交變磁場作用下帶動生交變磁場，動子在交變磁場作用下帶動抽油泵柱塞做上下往復(fù)運動，達到舉升油抽油泵柱塞做上下往復(fù)運動，達到舉升油的目的。與其它類型抽油機相比具有結(jié)構(gòu)的目的。與其它類型抽油機相比具有結(jié)構(gòu)簡單、占地小、節(jié)能高效、智能調(diào)參等優(yōu)簡單、占地小、節(jié)能高效、智能調(diào)參等優(yōu)點。該技術(shù)的成功研究與應(yīng)

2、用，為油田探點。該技術(shù)的成功研究與應(yīng)用，為油田探索出一條全新的舉升方式，特別是在油田索出一條全新的舉升方式，特別是在油田高含水開發(fā)期，有著十分重要的意義和廣高含水開發(fā)期，有著十分重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。闊的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：潛油直線電機關(guān)鍵詞：潛油直線電機 節(jié)能節(jié)能 調(diào)參調(diào)參 隨著油田開發(fā)的深入，我國大多數(shù)油田隨著油田開發(fā)的深入，我國大多數(shù)油田都已進入開發(fā)的中后期，油井逐漸喪失自噴都已進入開發(fā)的中后期，油井逐漸喪失自噴能力，機械采油已成為最主要的采油方式。能力，機械采油已成為最主要的采油方式。據(jù)統(tǒng)計，我國的機械采油井約占油井總數(shù)的據(jù)統(tǒng)計，我國的機械采油井約占油井總數(shù)的90以上。其中，由抽

3、油機以上。其中，由抽油機抽油桿抽油桿抽油抽油泵組成的常規(guī)有桿泵抽油井占泵組成的常規(guī)有桿泵抽油井占90左右，產(chǎn)左右，產(chǎn)量占量占75以上?？梢?，以上?？梢?，“三抽三抽”設(shè)備的質(zhì)量、設(shè)備的質(zhì)量、水平將直接關(guān)系到油田的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。水平將直接關(guān)系到油田的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。但是，在油田開發(fā)難度日益增大的形式面前，但是，在油田開發(fā)難度日益增大的形式面前，常規(guī)有桿泵采油設(shè)備暴露出眾多弱點：抽油常規(guī)有桿泵采油設(shè)備暴露出眾多弱點：抽油機能耗高、系統(tǒng)效率較低，抽油桿和抽油泵機能耗高、系統(tǒng)效率較低，抽油桿和抽油泵也難以適應(yīng)稠油、出砂、高含水等苛刻的開也難以適應(yīng)稠油、出砂、高含水等苛刻的開采條件。近幾年，國內(nèi)外相繼研

4、制開發(fā)了許采條件。近幾年，國內(nèi)外相繼研制開發(fā)了許多新型的抽油機、桿和泵設(shè)備，使得傳統(tǒng)抽多新型的抽油機、桿和泵設(shè)備，使得傳統(tǒng)抽油設(shè)備的性能和適應(yīng)性上有了新的突破。油設(shè)備的性能和適應(yīng)性上有了新的突破。 潛油往復(fù)電泵是潛油直線電機直接帶潛油往復(fù)電泵是潛油直線電機直接帶動柱塞泵工作的無桿采油設(shè)備，它的出現(xiàn)動柱塞泵工作的無桿采油設(shè)備，它的出現(xiàn)是新采油技術(shù)的推進。是新采油技術(shù)的推進。 目前，現(xiàn)場應(yīng)用最廣泛的人工舉升采油方目前，現(xiàn)場應(yīng)用最廣泛的人工舉升采油方式有：有桿泵、電潛泵、水力活塞泵、水力噴式有：有桿泵、電潛泵、水力活塞泵、水力噴射泵和氣舉。各種舉升方式具有不同的特點和射泵和氣舉。各種舉升方式具有不同

5、的特點和適應(yīng)性：有桿泵因其設(shè)備裝置簡單、操作方便、適應(yīng)性：有桿泵因其設(shè)備裝置簡單、操作方便、維護費用低、綜合成本低而成為應(yīng)用最廣泛的維護費用低、綜合成本低而成為應(yīng)用最廣泛的人工舉升方式；電潛泵排最大，地面設(shè)備向井人工舉升方式；電潛泵排最大，地面設(shè)備向井下傳遞能量的方式簡單，下泵深度可超過下傳遞能量的方式簡單，下泵深度可超過3000m，是高產(chǎn)油井及中高含水期油井提高排，是高產(chǎn)油井及中高含水期油井提高排液量的適宜舉升方式；水力泵采油具有泵掛深，液量的適宜舉升方式；水力泵采油具有泵掛深，排量調(diào)節(jié)控制方便，可利用液力起下和利用動排量調(diào)節(jié)控制方便，可利用液力起下和利用動力液攜帶熱量，以及適應(yīng)復(fù)雜井條件等

6、優(yōu)點，力液攜帶熱量，以及適應(yīng)復(fù)雜井條件等優(yōu)點，常被作為特殊井條件下選用的人工舉升方式；常被作為特殊井條件下選用的人工舉升方式；氣舉是一種對油井適應(yīng)性較強的人工舉升方式，氣舉是一種對油井適應(yīng)性較強的人工舉升方式，它的舉升深度大，生產(chǎn)范圍大，井下測試工藝它的舉升深度大，生產(chǎn)范圍大，井下測試工藝簡單，在地面氣源充足時，是高油氣比、高產(chǎn)簡單，在地面氣源充足時，是高油氣比、高產(chǎn)深井及斜井的最佳舉升方式。深井及斜井的最佳舉升方式。 20世紀世紀80年代以來，美國年代以來，美國api的一批的一批專家就各種人工舉升方式對各種生產(chǎn)條件專家就各種人工舉升方式對各種生產(chǎn)條件及其經(jīng)濟性提出了數(shù)十項適應(yīng)性條件，進及其經(jīng)

7、濟性提出了數(shù)十項適應(yīng)性條件，進行了較為全面系統(tǒng)的定性或定量的評價比行了較為全面系統(tǒng)的定性或定量的評價比較。較。 各種舉升方式對生產(chǎn)條件的適應(yīng)性比較各種舉升方式對生產(chǎn)條件的適應(yīng)性比較 從以上表中對比可看出，潛油往復(fù)電從以上表中對比可看出，潛油往復(fù)電泵融合了有桿泵與電潛泵的優(yōu)點，具有較泵融合了有桿泵與電潛泵的優(yōu)點，具有較高的技術(shù)含量和較優(yōu)秀的適應(yīng)性。高的技術(shù)含量和較優(yōu)秀的適應(yīng)性。 1、電機本身的功率因數(shù)高，無須任何、電機本身的功率因數(shù)高，無須任何補償措施。功率因數(shù)達到補償措施。功率因數(shù)達到0.91以上，以上，徹底解決功率因數(shù)調(diào)整問題。徹底解決功率因數(shù)調(diào)整問題。 2、起動力矩大，是本電機突出的憂點、

8、起動力矩大，是本電機突出的憂點之一，徹底解次之一，徹底解次“大馬拉小車大馬拉小車”問題。問題。常規(guī)電機機從常規(guī)電機機從0轉(zhuǎn)矩起動的，本電機從轉(zhuǎn)矩起動的，本電機從額定力矩啟動，額定力矩啟動，10001500米樣機功米樣機功率為率為4.06.0kw，較日前裝機容量，較日前裝機容量2237kw小得多，而且啟動無沖擊電小得多，而且啟動無沖擊電流，一臺流，一臺50kva變壓器可以帶變壓器可以帶510口口井，從而大大降低運行損耗，實現(xiàn)配井，從而大大降低運行損耗，實現(xiàn)配電變壓器的經(jīng)濟運行。電變壓器的經(jīng)濟運行。 3、本抽油機不存在發(fā)電現(xiàn)象。、本抽油機不存在發(fā)電現(xiàn)象。 4、本抽油機系統(tǒng)調(diào)速容易，這是本、本抽油機

9、系統(tǒng)調(diào)速容易，這是本電機的最大優(yōu)點之一，調(diào)速比電機的最大優(yōu)點之一，調(diào)速比1：10，抽油機系統(tǒng)沖次完全適應(yīng)產(chǎn)量的變化，抽油機系統(tǒng)沖次完全適應(yīng)產(chǎn)量的變化，沖次從沖次從1沖次變化到?jīng)_次變化到12沖次都很容易做沖次都很容易做到，將來做到自動調(diào)節(jié)沖次，適應(yīng)不到，將來做到自動調(diào)節(jié)沖次，適應(yīng)不同產(chǎn)量的變化產(chǎn)能同產(chǎn)量的變化產(chǎn)能/能耗最優(yōu)化。能耗最優(yōu)化。 5、無抽油桿、消除了因桿磨損或脫、無抽油桿、消除了因桿磨損或脫扣帶來的損失，可用更小尺寸油管。扣帶來的損失，可用更小尺寸油管。 6、地面占用空間小，井口無泄漏、地面占用空間小，井口無泄漏、無噪音、日常管理簡單。無噪音、日常管理簡單。 7、泵下機組的發(fā)熱起到泵下

10、加熱、泵下機組的發(fā)熱起到泵下加熱作用。作用。 8、消除了抽油桿柱和油管柱的彈、消除了抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮導(dǎo)致泵效低的問題。性伸縮導(dǎo)致泵效低的問題。 1、機采系統(tǒng)效率偏低、機采系統(tǒng)效率偏低 油藏類型復(fù)雜多樣系統(tǒng)效率水油藏類型復(fù)雜多樣系統(tǒng)效率水平差異較大平差異較大 整裝水驅(qū)油藏系統(tǒng)效率整裝水驅(qū)油藏系統(tǒng)效率 28.4，低滲透油藏系統(tǒng)效率小于低滲透油藏系統(tǒng)效率小于20，泵掛大于泵掛大于2500米的有桿泵井系統(tǒng)米的有桿泵井系統(tǒng)效率效率15.4%。抽油機和地面設(shè)備節(jié)能技術(shù)研究不抽油機和地面設(shè)備節(jié)能技術(shù)研究不夠、應(yīng)用不足夠、應(yīng)用不足修復(fù)電機占修復(fù)電機占40%40%以上，每天多損耗電能以上，每天多損耗電

11、能2424萬萬kw.hkw.h稀土永磁電機稀土永磁電機高壓高轉(zhuǎn)差電機高壓高轉(zhuǎn)差電機電磁調(diào)速電機電磁調(diào)速電機開關(guān)磁阻調(diào)速電機開關(guān)磁阻調(diào)速電機應(yīng)用應(yīng)用4328臺占臺占28.3%效果參差不齊、選用缺效果參差不齊、選用缺乏標(biāo)準(zhǔn)乏標(biāo)準(zhǔn)高泵效工作周期短制約舉升效率提高高泵效工作周期短制約舉升效率提高 研究及實踐表明：高含水出砂油井中，研究及實踐表明：高含水出砂油井中，抽油泵次高泵效工作期只有抽油泵次高泵效工作期只有3 3到到5 5個月，個月，相對較短；而低泵效工作期相對較短；而低泵效工作期6 6到到8 8個月，個月，相對較長，導(dǎo)致周期泵效低。周期泵效相對較長，導(dǎo)致周期泵效低。周期泵效下降下降5%,5%,舉

12、升效率下降約舉升效率下降約4%4%。 潛油往復(fù)電泵的運用對比潛油往復(fù)電泵的運用對比 2 2、桿管偏磨腐蝕嚴重、桿管偏磨腐蝕嚴重 抽油桿管更新率低抽油桿管更新率低 抽油桿更新率抽油桿更新率5.25.2、油管更新率、油管更新率5.05.0。東辛、現(xiàn)河分別有。東辛、現(xiàn)河分別有4040、5050的油井降低標(biāo)準(zhǔn)使用修復(fù)油管。的油井降低標(biāo)準(zhǔn)使用修復(fù)油管。 進入高含水開發(fā)期，腐蝕嚴重，加進入高含水開發(fā)期，腐蝕嚴重，加劇偏磨劇偏磨 偏磨工具無統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏磨工具無統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 3 3、斜井、定向井增多，現(xiàn)有舉升技術(shù)、斜井、定向井增多，現(xiàn)有舉升技術(shù)適應(yīng)性差適應(yīng)性差 有桿泵在斜井段中，井段斜率大于有桿泵在斜井

13、段中，井段斜率大于4040度時，泵閥不能正常啟閉，漏失嚴重，度時，泵閥不能正常啟閉，漏失嚴重，應(yīng)用受到較大限制。桿管偏磨嚴重，免應(yīng)用受到較大限制。桿管偏磨嚴重，免修期短。泵效低，一般低于修期短。泵效低，一般低于40%40%，大斜，大斜度井免修期平均小于度井免修期平均小于9090天，系統(tǒng)效率低，天，系統(tǒng)效率低，平均小于平均小于15%15%。 4、低產(chǎn)低效井未能得到有效治理、低產(chǎn)低效井未能得到有效治理 供排不平衡供排不平衡 系統(tǒng)效率小于系統(tǒng)效率小于10%的井占總井?dāng)?shù)的井占總井?dāng)?shù)15.3%，產(chǎn)，產(chǎn)量小于量小于 5m3/d的低產(chǎn)能井的低產(chǎn)能井 2000 余口，由于滲透余口，由于滲透率低、注水條件差或無

14、注水條件，后續(xù)補充地率低、注水條件差或無注水條件，后續(xù)補充地層能量困難，使得地層壓降快、油井產(chǎn)能相對層能量困難，使得地層壓降快、油井產(chǎn)能相對于設(shè)備舉升能力供液不足，不能實現(xiàn)供排平衡，于設(shè)備舉升能力供液不足，不能實現(xiàn)供排平衡，進行高效舉升。進行高效舉升。 電機匹配不合理電機匹配不合理 平均電機負載率平均電機負載率30.73，低滲透油藏電機，低滲透油藏電機負載率負載率27.67% ，遠離電機高效運行區(qū)間，效率，遠離電機高效運行區(qū)間，效率低、能耗高。低、能耗高。 小排量抽油泵泵效和舉升效率低小排量抽油泵泵效和舉升效率低 抽油泵結(jié)構(gòu)的限制，相對油井產(chǎn)能泵徑規(guī)抽油泵結(jié)構(gòu)的限制，相對油井產(chǎn)能泵徑規(guī)格配置偏

15、大，參數(shù)設(shè)計不合理。格配置偏大，參數(shù)設(shè)計不合理。 1 1、潛油直線電機、潛油直線電機 潛油直線電機除有效節(jié)能外，還可實潛油直線電機除有效節(jié)能外，還可實現(xiàn)：沖程長度、上沖次行程時間和下沖現(xiàn)：沖程長度、上沖次行程時間和下沖次行程時間分別連續(xù)可調(diào)，換言之，潛次行程時間分別連續(xù)可調(diào)，換言之，潛油直線電機可以方便地實現(xiàn)下述三種抽油直線電機可以方便地實現(xiàn)下述三種抽油作業(yè)程序：油作業(yè)程序：任何沖程長度條件下，完成上行程快、任何沖程長度條件下，完成上行程快、下行程慢，簡稱上快下慢運動形式。下行程慢，簡稱上快下慢運動形式。任何沖程長度條件下，完成上行程慢、任何沖程長度條件下，完成上行程慢、下行程快，簡稱上慢下快

16、運動形式。下行程快，簡稱上慢下快運動形式。任何沖程長度條件下，完成上、下行任何沖程長度條件下，完成上、下行程同速的運動形式。程同速的運動形式。 潛油直線電機最大的特點是可以實潛油直線電機最大的特點是可以實現(xiàn)長沖程（現(xiàn)長沖程（8米以上沖程），低沖次米以上沖程），低沖次（少于（少于1次次/分），并且上沖程長度、下分），并且上沖程長度、下沖程長度、上沖次時間、下沖次時間分沖程長度、上沖次時間、下沖次時間分別連續(xù)可調(diào)，是現(xiàn)代采油工藝學(xué)夢寐以別連續(xù)可調(diào)，是現(xiàn)代采油工藝學(xué)夢寐以求的最佳運動控制形式。求的最佳運動控制形式。 但是，潛油直線電機在推廣應(yīng)用過但是，潛油直線電機在推廣應(yīng)用過程中，由于設(shè)計者對無桿采

17、油設(shè)備的井程中，由于設(shè)計者對無桿采油設(shè)備的井下應(yīng)用技術(shù)缺乏，造成許多影響使用的下應(yīng)用技術(shù)缺乏，造成許多影響使用的不利因素。我們對此作了以下重大改進：不利因素。我們對此作了以下重大改進： 整體密封技術(shù)；整體密封技術(shù)； 引接電纜連接技術(shù)；引接電纜連接技術(shù)； 電機絕緣和散熱技術(shù)；電機絕緣和散熱技術(shù)； 高溫不退磁技術(shù)。高溫不退磁技術(shù)。 根據(jù)下泵深度根據(jù)下泵深度l(m)l(m)和地面油管和地面油管回壓計算總揚程回壓計算總揚程l l總總，再根據(jù)所選的，再根據(jù)所選的泵徑，查找在泵徑，查找在“不同泵徑下所需的不同泵徑下所需的推力推力”，計算出總推力，計算出總推力 f=f=（l l總總/ 1000/ 1000）

18、推力）推力 /1000 /1000米米 電機電機功率功率 p=1.134p=1.13410-4ql10-4ql總總 2、抽油泵、抽油泵 與潛油直線電機匹配的抽油泵與潛油直線電機匹配的抽油泵也是至關(guān)重要的，現(xiàn)有的系統(tǒng)只是也是至關(guān)重要的，現(xiàn)有的系統(tǒng)只是簡單的把常規(guī)抽油泵倒置使用，如簡單的把常規(guī)抽油泵倒置使用，如圖：圖： 其工作原理是推桿下行時，柱塞其工作原理是推桿下行時，柱塞與泵筒環(huán)形空間增大，井液從底部與泵筒環(huán)形空間增大，井液從底部吸入。推桿上行時，柱塞與泵筒環(huán)吸入。推桿上行時，柱塞與泵筒環(huán)形空間減小，井液克服油管液柱壓形空間減小，井液克服油管液柱壓力頂開上部凡爾排出，此時受力最力頂開上部凡爾排

19、出，此時受力最大，可達大，可達35噸，對推桿及電機動噸，對推桿及電機動子的壓穩(wěn)性是一重大考驗，不適宜子的壓穩(wěn)性是一重大考驗，不適宜長沖程。長沖程。 我們現(xiàn)改進型抽油泵如下我們現(xiàn)改進型抽油泵如下(如圖如圖)： 本抽油泵為動筒式，采用柱塞本抽油泵為動筒式，采用柱塞竄聯(lián)，上柱塞為小截面，下柱塞為竄聯(lián)，上柱塞為小截面，下柱塞為大截面。上柱塞起密封作用，上、大截面。上柱塞起密封作用，上、下柱塞形成的環(huán)形空間為工作腔。下柱塞形成的環(huán)形空間為工作腔。其工作原理是推桿下行時，柱塞與其工作原理是推桿下行時，柱塞與泵筒環(huán)形空間減小，井液克服油管泵筒環(huán)形空間減小，井液克服油管液柱壓力頂開上部凡爾排出，推桿液柱壓力頂

20、開上部凡爾排出，推桿上行時，柱塞與泵筒環(huán)形空間增大，上行時，柱塞與泵筒環(huán)形空間增大，井液從底部吸入。井液從底部吸入。 其系統(tǒng)受力與上述泵相反，改善了其系統(tǒng)受力與上述泵相反，改善了受力條件，具有的優(yōu)點是：受力條件，具有的優(yōu)點是： 不存在推桿及電機動子的失穩(wěn)，不存在推桿及電機動子的失穩(wěn)，可適應(yīng)長沖程；可適應(yīng)長沖程； 泵的工作環(huán)形空間是由上、下柱泵的工作環(huán)形空間是由上、下柱塞形成的，選配常規(guī)柱塞可形成不塞形成的，選配常規(guī)柱塞可形成不同環(huán)形截面積，可配成較小的泵，同環(huán)形截面積，可配成較小的泵，比如比如51和和44可配成可配成26的泵，的泵，32和和28可配成可配成15.4的泵。這的泵。這就有效地解決了

21、就有效地解決了“抽油泵結(jié)構(gòu)的限抽油泵結(jié)構(gòu)的限制，相對油井產(chǎn)能泵徑規(guī)格配置偏制，相對油井產(chǎn)能泵徑規(guī)格配置偏大，參數(shù)設(shè)計不合理大，參數(shù)設(shè)計不合理”的問題。的問題。 根據(jù)提供的油井產(chǎn)液量，確定抽油根據(jù)提供的油井產(chǎn)液量，確定抽油泵泵徑：泵泵徑： 抽油泵的理論排量抽油泵的理論排量q=ksn 式中：式中： q泵的理論排量，泵的理論排量，m3/d; k排量系數(shù)排量系數(shù) s光桿充程，光桿充程，m; n充次，充次，min-1。 排量系數(shù)（排量系數(shù)（k值）表值）表 參參 數(shù)數(shù) 排量系數(shù)排量系數(shù)k值值泵徑，泵徑，mm283238445156排量系數(shù)排量系數(shù)k0.88641.15781.63302.18882.94173.5467 一般泵的理論排量一般泵的理論排量q是油井產(chǎn)液量是油井產(chǎn)液量的的1.431.67倍。倍。 確定下泵深度確定下泵深度l(m)： 計算公式計算公式: l=q/j+l靜靜+h