Submersible direct-drive progressing cavity pump rodless lifting technology

Submersible electrical motor direct-drive progressing cavity pump (PCP) rodless lifting was studied to solve the traditional rod-drive pump problems, such as rod-tubing wearing, low efficiency and short running time. The theoretical researches and laboratory experiments of key tools such as submersible motor and the construction technology of lifting system were introduced. The field application and economic benefit were analyzed and compared with the traditional rod pumping unit. A new low speed and large torque permanent magnet synchronous motor was developed. This motor was used to drive PCP without gear reducer, which improved the reliability and feasibility. It can run at the speed from 50 to 500 r/min with stepless speed regulation, and it can perform high efficiency and large torque. Besides, other key supporting tools, such as motor protector and flex shaft, were developed. The submersible electrical motor direct- drive PCP technology can be used in a 139.7 mm (5.5 in) casing well, with daily output ranging from 5 to 50 m3. Until now, the technology has been deployed more than 100 wells. The field application results show that it eliminates the rod-tubing wearing and saves electric energy by more than 30% compared with the traditional rod pumping unit. And it also makes the oil produced in a safe and environmental friendly way.

煤层气井排采设备适应性分析

排采设备的选择是否合理是保障煤层气井连续、稳定、合理排采的前提条件。煤层气井井型种类多,部分井轨迹复杂,采用的主要排采设备有杆式抽油泵、管式抽油泵、顶驱螺杆泵、电潜螺杆泵、水力同心型无杆泵等多种。根据不同排采设备不同的排采原理,以及它们的优缺点和适用条件,对它们在潘庄区块不同条件的煤层气井的应用情况,从检泵周期、检泵原因以及防偏磨、防煤粉、能否满足沉没度要求等多角度进行了适应性分析,总结出了考虑地面、井筒、储层、费用等多因素条件下各排采设备对煤层气井的适用条件,为潘庄区块及类似煤层气井排采设备的优选提供了重要的参考价值。

“互联网+”螺杆泵智能直驱装置系统节能增效

基于“信息化、节能降耗、安全环保”为目的,联合研制“互联网+”螺杆泵智能直驱装置系统。该系统由螺杆泵交流永磁直驱同步电动机、螺杆泵数字化变频控制柜和抽油杆柔性防反转电磁制动器等组成。智能化程度高,运行稳定,提效增产。该装置系统在胜坨油田14口螺杆泵采油井进行替换试验,2021—2023年共节电29.4862×10^(4)kWh,节能率为19.93%,节能降耗效果好。

GOODRIVE300变频器在螺杆泵抽油机上的应用

地面直驱式螺杆泵,采用永磁同步电机带动光杆直接驱动井下螺杆泵,去除了机械减速器和皮带减速器,效率大为提高。文章介绍了英威腾GOODRIVE300开环矢量型变频器在地面直驱螺杆泵上的应用,其控制性能可靠,节能效率高。

英威腾GOODRIVE300系列变频器在地面直驱螺杆泵抽油机上的应用

地面直驱式螺杆泵是在螺杆泵基础上发展而成的抽油机械，采用永磁同步电机带动光杆直接驱动井下螺杆泵，减少了机械减速器和皮带减速器，效率很高。本文介绍了英威腾GOODRIVE300开环矢量型变频器在地面直驱螺杆泵上的应用，其控制性能可靠，节能效率高。本文仅以37kw的GOODRIVE300变频器为例进行分析，并为地面直驱式螺杆泵的节能改造提供应用方案。

新型二次供水设备中离心泵的转矩仿真分析

在新型伺服直驱式二次供水快速发展下,重点研究了立式多级离心泵转矩的Fluent仿真分析,首先对离心泵进行有限元模型设计,其次进行流场求解设置,再求得不同工况下转矩的最值和改变转动轴的转速,分别测量各个转速下的转动轴转矩的大小以及出水口流量,最后得出立式多级离心泵的转矩与转速成正比关系。

井下直驱螺杆泵无杆举升技术

针对传统有杆举升系统杆管偏磨严重、系统效率低、检泵周期短等问题,研发了井下直驱螺杆泵无杆举升技术,介绍了井下电机等关键工具的理论研究和室内实验情况以及举升系统施工工艺,分析了现场应用情况和经济效益,并与传统抽油机进行了对比。采用井下永磁同步低速大转矩电机直接驱动螺杆泵,提高了系统可靠性和适用性,室内测试表明该电机能够实现50～500 r/min无级调速,运行效率高,输出转矩大。开发了井下电机高承载保护器以及柔性传动系统等关键配套工具,形成了井下直驱螺杆泵无杆举升工艺,能够满足139.7 mm(5.5 in)套管的应用需求,适用于日产液量5～50 m^3的油井。现场试验应用100余井次,应用情况表明该技术能够消除杆管偏磨,相比同型抽油机节电30%以上,能够实现安全环保举升,具有良好的应用前景。

直驱螺杆泵用永磁低速伺服系统三维温度场研究

针对异步电机驱动的传统螺杆泵采油效率较低的问题,设计了直驱式螺杆泵永磁低速伺服系统。由于速度较低,温升问题是这类电机的关键研究问题之一,为了更好地分析该永磁交流伺服电机的温度场分布情况,应用三维有限元法进行计算。同时根据电机的轴向对称结构采用简化模型,缩小了求解区域范围,减少了三维场分析的计算量。最后对样机进行了负载情况下的实验测试,计算结果与实测结果是一致的,说明该模型能够满足对该类永磁低速力矩电机暂态温度场仿真计算的要求。该研究成果对这类电机在不同转速时采用何种冷却方式具有一定的参考价值。

电动潜油螺杆泵在埕岛油田的应用研究

电动潜油螺杆泵从根本上排除了有杆螺杆泵在原油开采中的抽油杆断脱和在深井、斜井中使用受到限制的问题,而且也克服了潜油电动离心泵输送稠油效率低的缺陷,具有水力损失少、不易砂卡,不易产生气锁、泵传送液体的范围种类较宽、井口无泄漏、无噪音、日常管理简单等优点,尤其适合海上平台采油。介绍了电动潜油螺杆泵的结构和工作原理,论述了电动潜油螺杆泵在埕岛海上应用的选井条件、配套技术、施工要点等。通过2口典型井的现场应用情况,对其应用效果进行分析,进一步证明了该工艺技术在海上油田应用的优越性。

潜油泵直驱单元组合式永磁电机热负荷分析

由于潜油泵驱动电机工作中产生热和冷却过程相对复杂,井下潜油电机系统工况特殊,无法直接测量温度。单元电机设计时热负荷的选取对电机的温升至关重要。本文对单元电机运行过程中的铁心损耗、绕组损耗和机械损耗进行了计算,应用有限元法求解电机的三维稳态温度场,同时对样机常温温升实验和常温状态下的有限元分析做对比,结果表明两种方法计算所得电机各部分温升相一致,证明计算方法及结果的可行性。验证了单元电机设计所选取的热负荷可以满足电机的实际温升需要。

潜油永磁同步电机直驱螺杆泵采油实验平台

低速大扭矩潜油永磁同步电机直接驱动螺杆泵采油作为一项新技术逐渐被油田应用。为了评价该套系统的性能及可靠性,为实际应用提供依据,同时应用于教学,设计了一套潜油永磁同步电机直驱螺杆泵采油实验平台,主要包括潜油永磁同步电机直驱螺杆泵机组、油管路循环系统、控制系统和参数采集系统。完成了实验平台的设计、加工、安装及测试。该实验平台可有效开展不同工况下潜油永磁同步电机性能测试及采油系统性能测试,重点验证潜油永磁同步电机设计的有效性;采用该实验平台开展电机直驱螺杆泵采油实验教学,使学生深入了解新型采油设备及过程,理论与实验教学有机结合,对培养学生科学实验及创新能力起到了积极作用。

潜油直驱圆筒形直线永磁同步电动机开发

该文基于潜油直驱应用,对圆筒形直线永磁同步电动机进行研究开发。采用模块化叠片定子铁心结构、轴向充磁磁体结构及9槽/10极电机单元组成电机样机,采用动密封型式满足实际恶劣工作环境的密封要求。通过电磁场分析设计小型工程样机,并进行了样机制作和试验,试验表明,样机电机具有高出力、高运行效率特点,能够满足实际工程需要,为实际工程样机的设计制作打下基础。

原油黏度对潜油永磁直驱电泵效率的影响

为评价潜油永磁同步电动机直接驱动螺杆泵采油系统开采稠油的效率及适应性,设计搭建了一套潜油永磁同步电动机直接驱动螺杆泵采油实验平台,开展了不同原油黏度下的实验研究,对测试数据进行了采集分析。结果表明,在4种黏度工况下,电动机效率均在80%左右,处于较高水平;随着原油黏度的降低,系统效率逐渐增大,说明该系统应用于稠油开采具有良好的适应性。

小排量高扬程潜油直驱螺杆泵研制与应用

针对大庆油田外围采油厂举升扬程在1800 m以内的低产深井存在泵效低、杆管偏磨严重、举升能耗高等问题,通过对前期潜油直驱螺杆泵机组优化升级,研制出小排量高扬程潜油直驱螺杆泵。室内试验得出,优化后的机组在额定转速300 r/min条件下、举升压力19 MPa以内,泵效均能达到60%以上。现场应用表明,该直驱螺杆泵比抽油机泵系统有更好的举升效果,平均泵效提高48.65%,吨液百米节电率最大达到65.61%;配套的油管内除蜡系统省去了定期化学加药和热洗清蜡作业,清蜡及时、费用低。小排量高扬程潜油直驱螺杆泵的研制不仅彻底解决了举升过程中的杆管偏磨问题,还能够实现举升扬程在1800 m以内的低产深井高效开采。

新型直驱式螺杆泵地面驱动装置在油田生产中的应用

针对部分油井供液不足、油井液面低、产液量少、系统运行效率相对较低、油井开采成本高等问题,采用油井螺杆泵采油工艺取代传统的游梁式抽油机生产工艺,但仍不能满足螺杆泵抽油装置的生产工艺要求,存在油泵空抽、能耗高的问题。提出了采用新型直驱式螺杆泵地面驱动装置系统的技术节能改造方案,介绍了该装置系统的组成及工作原理、系统特点、现场应用情况及实施效果,并对该系统进行综合效益评价。实践证明,该装置采用三相永磁无刷直流电动机、直驱式螺杆泵专用控制器和软刹车电气控制系统,以及系统采用整体柔性优化控制算法,其技术先进、功能实用性强,具有良好的推广应用前景。

油田采油直驱螺杆泵效率研究

针对目前采油过程中泵效率低的问题,本文对油井采油螺杆泵驱动特性进行了分析。深入的分析了螺杆泵使用过程中的工作特性,研究了在不同的工作转矩和转速下,对带螺杆泵的直驱电机进行了测试,并考虑了转速和转矩对转速效率的影响。在一定的时间间隔内,直驱电机的效率值随转矩和转速的增加而增大,然后缓慢下降。为提高整体采油作业效率,降低采油成本,提供了技术支撑。

永磁电机直驱螺杆泵井杆柱反转能量吸收技术

针对永磁电机直驱螺杆泵井在突然断电的情况下,抽油杆贮存的弹性势能驱动永磁电机高速反转,并导致抽油杆脱断和驱动头零部件飞逸等问题,提出一种永磁电机直驱螺杆泵井杆柱反转能量吸收技术。该技术基于能耗制动原理,利用永磁电机反转发出的电能作为控制电源,根据转速反馈信号,通过调节PWM斩波调阻电路的占空比改变制动电阻阻值,保证在反转速度恒定条件下,实现电机输出制动转矩随反转势能的变化而自动调节的目的,使反转能量低速、柔性释放。通过试验与在井运行的方式验证了该技术的有效性。

封闭式螺杆泵直驱装置研究与应用

针对目前在用的螺杆泵地面驱动装置,在扭矩释放时容易出现光杆甩弯、护罩击碎、皮带轮飞出等问题,研制了封闭式螺杆泵直驱装置。该装置通过独特的设计理念将光杆、方卡子等传动部件内置于电动机与底座之间,实现了旋转部位封闭式安装。封闭式螺杆泵驱动装置的现场应用效果表明:该装置能够从根本上杜绝螺杆泵的地面安全隐患,与普通驱动装置相比,综合节电率达到20.8%,且在电动机保护、扭矩释放、密封等诸多方面具有一定优势,是一项具有良好的实际应用价值螺杆泵地面驱动技术。

新型潜油螺杆泵柔性轴失稳特性

针对常规潜油螺杆泵机组因各部件串联布置、轴向尺寸较大对定向井和水平井适应能力差的问题,设计了新型潜油螺杆泵.结合实际工况对新型泵的柔性轴进行受力分析并建立失稳力学模型,运用能量法和守恒原理推导出柔性轴临界失稳长度方程;在此基础上研究轴向力、泵挂深度和过盈量对柔性轴失稳特性的影响.研究结果表明:轴向力、泵挂深度与柔性轴临界失稳长度呈非线性递减关系,而过盈量与失稳长度呈非线性递增关系.研究结论对选择螺杆泵合理结构参数、确定扶正器安放位置具有参考价值.

吉林油田螺杆泵井直驱大伺服系统试验与应用

分析常规螺杆泵驱动装置存在后期设备维护费用高、能耗大、存在安全隐患等问题。研究螺杆泵直驱大伺服系统组成、工作原理、动液面监测、求产原理等,对比了3种螺杆泵井地面驱动方式。2013年5月在扶余油田试验应用新式碟形螺杆泵直驱大伺服系统,提高设备运行安全性、系统效率,方便生产管理,为螺杆泵技术的进一步完善和发展提供了一条可借鉴的技术路线。