電動潛油往復抽油泵專利技術發展

辛明緣

摘? 要：隨著油田的不斷開發，特殊油井越來越多，常規有桿泵舉升方式用于特殊油井，系統效率低，能耗高，壽命短，桿管偏磨嚴重，檢泵率高。電動潛油往復抽油泵作為無桿泵的一種，在低產液井上應用優勢明顯，具有泵效高、能耗低、調參范圍寬、檢泵周期長和維護管理方便等優點。該文主要從專利的角度來看電動潛油往復抽油泵的技術發展。

關鍵詞：無桿;潛油;往復;抽油泵;專利

中圖分類號：TE93? ? 文獻標志碼：A

1 電動潛油往復泵

1.1 電動潛油往復泵的工作原理

電動潛油往復泵又稱電動潛油柱塞泵，由電機驅動柱塞往復運動，驅動電機可以采用旋轉電機或者直線電機。其泵的結構是往復柱塞泵，其與傳統柱塞式抽油泵機構相比，區別在于將固定凡爾由泵腔的下端移至上端。

如圖1所示，電動潛油螺桿泵系統主要由3部分組成（由直線電機驅動為例說明）：（1）井下機組部分：潛油電機和柱塞抽油泵;（2）電力傳輸部分：潛油電纜;（3）地面控制部分：控制柜。

工作原理是：將井下直線電機動子通過連桿與抽油桿柱塞相連接，電機定子通電后，驅動動子做上下往復運行，從而帶動柱塞在泵筒內做周期往復運動，將油井中的井液舉升到地面。

1.2 電動潛油往復泵的特點

（1）無抽油桿：克服了桿系統故障造成的小修、檢泵作業，徹底解決了有桿泵桿管偏磨問題;消除了舉升桿所需能耗，克服了沖程損失;更適用于水平井、深抽井和低產液井。

（2）維護簡便：驅動源由地面轉到地下，地面無可動設備，只有地面控制系統，減少日常維護工作量，同時安全性大大增高。

（3）運行周期長：由于直線式電動潛油往復泵采用直線電機，其采用了圓筒結構，工作時，在磁力的作用下，動子與定子保持同軸，且有一定的間隙，即動子是在非接觸情況下運行，不需要軸承，避免了接觸運行所造成的磨損，有較長的使用壽命。

（4）節能、環保：具有一次性投資少、運行成本低;無抽油機—抽油桿龐大系統的機械傳遞損耗，間歇供電，節能效果顯著;沒有抽油桿上下拉動，不存在盤根處漏油液，無污染，滿足環保要求。

2 國內外電動潛油往復泵專利情況

為了研究電動潛油往復抽油泵的專利技術的發展情況，筆者通過準確的IPC分類號、CPC分類號與比較準確的關鍵詞進行檢索，在初步獲取專利文獻的基礎上，進行噪聲刪除，再經過統計和分析，獲得了國內外電動潛油往復泵專利申請情況。

2.1 國外專利申請情況

國外的電動潛油往復泵專利申請主要集中在美國、加拿大、蘇聯三國，其中，美國是申請量最高的國家，其申請量占總申請量的70%。并且國外最早的電動潛油往復泵專利申請也是由美國人于1922年提出的美國申請，它首次提出將旋轉電機和往復泵設置在井液之下，其電機密封設置在往復泵上方，通過電力驅動旋轉電機運動來帶動柱塞往復運動，從而抽吸液體，其主要特點在：換向裝置采用的是螺桿—螺母換向裝置，往復泵的進油閥和出油閥固定不動，只有柱塞往復運動，并且其電機置于泵體上方。

2.2 國內專利申請情況

我國的電動潛油往復泵技術是一項起步較晚的技術，與國外申請相比，整整晚了80年，最早的電動潛油往復泵出現于2002年。從申請人省份分布上來分析，申請量最大的兩個省分別是山東省、黑龍江省，這也和黑龍江省有著中國第一大油田——大慶油田，山東省有著中國第二大油田——勝利油田的背景相對應。從申請公司上看，公司排名前三的分別是大慶油田有限責任公司、中國石油天然氣股份有限公司和東營市的公司。

3 國內電動潛油往復泵專利技術的進展

電動潛油往復抽油泵按照其驅動電機的運動方式可以分為旋轉電機驅動式和直線電機驅動式，旋轉電機驅動式在驅動往復泵式需要先通過換向裝置將電機的旋轉運動轉換為直線運動，而直線電機驅動式則將電機與往復泵直接連接，從而省去了換向機構，結構更加簡單，定位精度更高。

隨著我國直線電機的不斷發展，國內提出了很多直線電機驅動式往復抽油泵的專利申請，其中，大慶油田研究時間較早、申請量最多、試驗井數較多、應用效果較好。通過專利分析發現，國內針對直線電機驅動式往復抽油泵的研究重點主要集中在：（1）性能研究，象防卡、防氣、密封等性能上;（2）自動化、智能化以及遙控檢測的方向發展，象實時故障診斷、井下功圖測試。下面列舉了幾個比較典型的專利申請。

3.1 性能

CN200620020922申請提出了一種防砂卡潛油直線電機抽油泵，利用上彈性波紋套6和下彈性波紋套7可實現電機內部的密封，從而使砂子、油污、 垢片等雜質不能進入動子和定子的間隙中，達到電機防卡的目的。

CN201220308387申請提出了一種沉降式防氣裝置，其在抽油泵和電機之間連接沉降式防氣裝置，克服了現有數控往復式潛油電泵受氣鎖影響大，泵效低，嚴重影響了油井產量的不足，其抽油泵在工作時，混合氣液通過進氣液孔進入沉降式防氣裝置內， 由于重力作用，液體向下運動，自進液孔8進入抽油泵，而氣體較輕，大部分直接向上運動，自排氣孔進入套管環空，而只有很少的一部分與液體一起進入抽油泵1內。

3.2 智能化

CN201410855648申請提出了一種電動潛油柱塞泵的故障診斷方法，解決了電動潛油柱塞泵的故障診斷的過程較為復雜，且實時性較差的問題，實現了簡化電動潛油柱塞泵的故障診斷的過程，且提高實時性的效果，用于診斷電動潛油柱塞泵的故障。

CN201510222420申請提出了一種電動潛油柱塞泵的井下功圖測試方法及裝置。直接在井下動子上采集位移及載荷數據，實現了傳感器、存儲器、電池集成在密封殼體中，在井下直接采集數據的目的。

參考文獻

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