螺桿泵直驅技術推廣及應用

付亞麗

一、螺桿泵驅動器現狀

截至目前，全油田共有螺桿泵井146口，常開井126口，在蒙古林、寶力格、哈南、錫林作業區應用，平均單井日產液20.93t，日產油1.85t。地面驅動設備有傳統的機械傳動和直驅式兩種，目前在用直驅驅動裝置99口井。

二、傳統的機械傳動驅動裝置存在的缺陷及問題

1、設備老化嚴重，存在安全隱患

螺桿泵井從1992年開始在二連公司試驗，在2000-2006年大規模推廣，目前各作業區驅動器運行時間長，設備老化嚴重，故障率高。目前在用機械傳動式螺桿泵驅動器基本都在2006年以前投用，并且沒有扭矩釋放裝置，停機后桿柱反扭矩不能完全釋放，在檢泵作業、驅動器維修等操作過程中，存在較大安全風險。

2、常規驅動器能耗高

螺桿泵井傳統驅動器采用常規三相異步電動機提供動力、皮帶傳動、減速器減速的組合驅動方式，由于電機效率低，又通過皮帶傳動、齒輪減速，降低了傳動效率，增加了能耗。經統計，二連油田機械傳動式螺桿泵平均單井日耗電量在151kW·h左右，而地面驅動設備就損耗掉近30-50%有效功率，損耗電量43.5～70 kW·h，能量損失較大。

3、影響上產提液

隨著油田的不斷開發，油田含水也在逐步上升，為保持穩產，單井提液需求也逐步上升，為此采取換大泵、上調生產參數、加深泵掛深度等措施，進一步增大了螺桿泵井的啟動扭矩，早期配套螺桿泵驅動器無法滿足持續增長的提液需求。

針對以上問題， 2010年以來分公司推廣應用了直驅式螺桿泵驅動裝置取得了較好效果，該設備在替代傳統驅動器方面具有廣闊的應用前景。

三、直驅式螺桿泵驅動器前期應用效果評價

1、螺桿泵直驅電機技術原理

與現用的傳統驅動器相比，去掉了皮帶和減速箱傳動機構，由低速電機直接驅動同軸光桿旋轉，因而效率高、能耗小。其主要由螺桿泵專用電機和系統控制器組成：

通過匹配的專用控制器實現平滑調速，在額定電壓條件下，轉速在額定轉速范圍內可任意調整。結構為立式，軸為空心式，便于泵桿穿出，電機底部設有止推軸承用于承載。

系統控制器：具有無級調速、反轉扭矩自動釋放、電參數存儲、智能保護等功能。在作業時，反轉扭矩的釋放可避免起桿過程中的光桿反轉現象，消除了安全隱患。

2、節能效果評價

現有直驅式螺桿泵驅動器99口（蒙古林92口、寶力格2口、哈南5口），節電效果顯著，單井平均日耗電量由151kW·h/d下降到117kW·h/d，下降了34kW·h/d，節電率高達22.52%。

四、驅動器節能改造規劃

1、改造計劃

為提高效率，降低生產能耗，消除安全隱患，計劃對機械傳動式螺桿泵驅動器井進行改造升級，需對寶力格油田29口、蒙古林油田7口、錫林油田2口井新購直驅驅動器。

2、主要性能

螺桿泵地面驅動裝置必須采用成熟的變頻與電機配套技術，具有無級調速、反轉扭矩自動釋放、電參數存儲、智能保護等功能，要求設備運行安全平穩節能。

⑴、螺桿泵在額定電壓條件下，轉速在額定轉速范圍內可任意調整;

⑵、正常停機時，以合理轉速進行反向轉動主動釋放能量;非正常停機時，如停電、電流高保護等原因造成的停機斷電亦應有相應扭矩釋放應急功能，做到既能緩慢釋放扭矩，又不至于抽油桿脫扣;

⑶、可在設定保護電流以下運行，超過保護電流后自動斷電保護，避免因扭矩過大造成抽油桿斷脫;

⑷、變頻控制柜及直驅電機具有合理的防塵、保溫設計，可經受二連地區惡劣氣候（低溫、沙塵）的考驗;

⑸、驅動器應有散熱功能，避免機體溫度過高;

⑹、在二連油田常規應用的驅動器的基礎上節電20%以上。

3、主要技術參數

⑴、電壓V：380±15%

⑵、功率kW： 22-30

⑶、轉數r/min： 0-250

⑷、扭矩Nm：600-1000

數字化改造：三張照片

4、投資測算

投資總測算386.66萬元，包括采購費、小修施工安裝費、電加熱桿配件費以及數字化設備配套等。

⑴、共需安裝螺桿泵直驅驅動器38口井，共需投資337.7萬元。

⑵、小修施工費每口井0.32萬元，38口井合計12.16萬元。

⑶、電加熱桿配套的螺桿泵直驅包括電能轉換器等配件每口井預計1.5萬元，預計22口井，費用合計33萬元。

⑷、數字化配套單井0.1萬元，合計3.8萬元。

五、預期效果分析

1、節能效果

按照日節電量34kw·h計算，38口井日可節電1292kw·h，年可節電量47.2×104kw·h。

2、經濟效益分析

按照電費每度0.59元，年節電費用達27.85萬元。

全面更換為直驅式螺桿泵驅動器后，消除了安全隱患，預計年可減少維護、維修費用27萬元。

年創經濟效益=節電費用+維護費用=27.85+27=54.85萬元。

3、社會效益分析

⑴、該設備停機后具有扭矩自動釋放功能，避免了停機桿柱扭矩不能充分釋放，對桿柱和設備造成損害以及作業時，光桿反轉存在安全隱患的問題。

⑵、直驅式螺桿泵驅動器有效解決目前能耗高、設備老化嚴重、噪聲大等問題，降低員工的維修保養工作量。

⑶、有效解決目前部分螺桿泵井驅動器選型偏小，無法滿足實施進攻性措施后的油井提液的需要，直驅式螺桿泵驅動器的推廣可以有效解決這一問題，利于后期的上產提液工作。