螺桿泵直驅裝置應用效果評價

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、抽油機和電潛泵已經成為油田上常用的三種舉升采油方式。在相同條件下，螺桿泵較抽油機和電潛泵具有泵效高、投入低、能耗低等優點。而且在稠油、低產、出沙類油藏的應用中，抽油機和電潛泵無法滿足生產需要，而螺桿泵在這類油藏的開采中表現出了較好的適應性，因此得到了大力的推廣。常規螺桿泵的驅動方式為傳動驅動，動力由電動機的輸出端經皮帶、鏈條、齒輪等傳動到光桿，用來帶動抽油桿轉動，從而達到驅動螺桿泵轉子的目的。但由于常規螺桿泵中間傳動環節較多，造成的動能損失和故障率也會相應的提高。直驅式螺桿泵作為常規螺桿泵的改進型，實現了螺桿泵驅動裝置的成功簡化，為螺桿泵井生產提供了一種新型驅動方式，較常規螺桿泵具有能耗少、穩定性好等特點[1]。

1 技術原理及特點

螺桿泵直驅系統主要由螺桿泵直驅電動機和電氣控制柜兩大部分組成，電動機采用高性能永磁力矩伺服電動機，光桿直接從空心軸穿過，伺服電動機直接驅動光桿。電氣控制柜采用先進的電動機矢量位置控制方法，通過匹配的正弦波輸入信號進行控制，見圖1。

技術特點：

圖1 螺桿泵直驅裝置圖及部分簡圖

1）高效節能。永磁力矩伺服電機具有比異步電機更高的效率，更寬廣的高效區，同時去掉常規減速環節后，傳動系統的效率明顯提升，直接驅動裝置比原有螺桿泵傳動裝置節能效果非常顯著，現場試驗表明，在同等排量下，綜合節能可達到25%以上[2]。

2）結構簡單、可靠。電動機采用空心軸結構直接安裝在井口上，無減速箱，通過方卡子抱緊光桿，直接驅動，大幅減少了中間環節，故障點減少，電動機基本不需要任何維護，可靠性有效提高。

2 試驗情況

2.1 試驗效果

為了降低螺桿泵井生產能耗，減少螺桿泵井故障率，提高螺桿泵井生產效率，2013年開展了螺桿泵直驅裝置的研究，并在澤70塊的30口螺桿泵井現場安裝，澤70塊共有33口螺桿泵井，生產狀況為平均日產油3.74 t，平均含水65.8%。現對其中的6口油井安裝電表對油井耗電情況進行了監測，見表1。

表1 加油井耗電情況

在油井各項生產參數未變情況下，單井平均日節電21.5 kWh，平均綜合節電率26.6%[3]。

2.2 經濟效益計算

1）單井應用螺桿泵直驅裝置后，節電率按平均值26.6%計算，年累計節電0.781×104kWh，按照電價0.77元/kWh計算，年節約電費約為0.6萬元。

2）應用螺桿泵直驅裝置后較普通螺桿泵傳動系統維修次數減少2次/年，單次維修費用按照0.3萬元，維修時間按2 h計算，增加原油產量0.62 t，按照原油平均價格4 663.07元/t，年增加經濟效益0.9萬元。

單井應用螺桿泵直驅裝置后年可獲經濟效益1.5萬元。

2.3 投入回報期

螺桿泵直驅裝置的設備單價為8.7萬元，普通螺桿泵的設備單價為7萬元，可見螺桿泵直驅裝置較常規螺桿泵雖然初期投入較大，但設備運行1.2年后即有產出效益。

3 結論

1）螺桿泵直驅裝置技術成熟，在原油生產上切實可行，該設備的應用可提高了螺桿泵設備的工效和能源利用率。

2）該項技術的應用推廣，減少了生產的能源消耗，減輕了工人的勞動量，降低了設備維修投入，同時具有節能見效快的特點，為降低噸油成本做出了巨大的貢獻，具有良好的節電效果和可觀的經濟效益。

3）目前，大部分油田開發已經進入中后期，稠油、低產、出沙類油藏較為普遍，怎樣開采好這類油藏已經成為當務之急，而推廣應用先進的螺桿泵采油技術不失為解決這道難題的好方法。

[1]吳仕貴,馮永泉.螺桿泵優化設計方法及應用[J].石油鉆采工藝.1997(1):73-77.

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

[3]雷瑩.螺桿泵驅動裝置技術評價[J].石油石化節能,2013,3(5):29-30.