螺杆泵直驱装置应用效果评价

姚庆童（华北油田公司第五采油厂）

随着螺杆泵及其配套工艺的日趋成熟，螺杆泵、抽油机和电潜泵已经成为油田上常用的三种举升采油方式。在相同条件下，螺杆泵较抽油机和电潜泵具有泵效高、投入低、能耗低等优点。而且在稠油、低产、出沙类油藏的应用中，抽油机和电潜泵无法满足生产需要，而螺杆泵在这类油藏的开采中表现出了较好的适应性，因此得到了大力的推广。常规螺杆泵的驱动方式为传动驱动，动力由电动机的输出端经皮带、链条、齿轮等传动到光杆，用来带动抽油杆转动，从而达到驱动螺杆泵转子的目的。但由于常规螺杆泵中间传动环节较多，造成的动能损失和故障率也会相应的提高。直驱式螺杆泵作为常规螺杆泵的改进型，实现了螺杆泵驱动装置的成功简化，为螺杆泵井生产提供了一种新型驱动方式，较常规螺杆泵具有能耗少、稳定性好等特点[1]。

1 技术原理及特点

螺杆泵直驱系统主要由螺杆泵直驱电动机和电气控制柜两大部分组成，电动机采用高性能永磁力矩伺服电动机，光杆直接从空心轴穿过，伺服电动机直接驱动光杆。电气控制柜采用先进的电动机矢量位置控制方法，通过匹配的正弦波输入信号进行控制，见图1。

技术特点：

图1 螺杆泵直驱装置图及部分简图

1）高效节能。永磁力矩伺服电机具有比异步电机更高的效率，更宽广的高效区，同时去掉常规减速环节后，传动系统的效率明显提升，直接驱动装置比原有螺杆泵传动装置节能效果非常显著，现场试验表明，在同等排量下，综合节能可达到25%以上[2]。

2）结构简单、可靠。电动机采用空心轴结构直接安装在井口上，无减速箱，通过方卡子抱紧光杆，直接驱动，大幅减少了中间环节，故障点减少，电动机基本不需要任何维护，可靠性有效提高。

2 试验情况

2.1 试验效果

为了降低螺杆泵井生产能耗，减少螺杆泵井故障率，提高螺杆泵井生产效率，2013年开展了螺杆泵直驱装置的研究，并在泽70块的30口螺杆泵井现场安装，泽70块共有33口螺杆泵井，生产状况为平均日产油3.74 t，平均含水65.8%。现对其中的6口油井安装电表对油井耗电情况进行了监测，见表1。

表1 加油井耗电情况

在油井各项生产参数未变情况下，单井平均日节电21.5 kWh，平均综合节电率26.6%[3]。

2.2 经济效益计算

1）单井应用螺杆泵直驱装置后，节电率按平均值26.6%计算，年累计节电0.781×104kWh，按照电价0.77元/kWh计算，年节约电费约为0.6万元。

2）应用螺杆泵直驱装置后较普通螺杆泵传动系统维修次数减少2次/年，单次维修费用按照0.3万元，维修时间按2 h计算，增加原油产量0.62 t，按照原油平均价格4 663.07元/t，年增加经济效益0.9万元。

单井应用螺杆泵直驱装置后年可获经济效益1.5万元。

2.3 投入回报期

螺杆泵直驱装置的设备单价为8.7万元，普通螺杆泵的设备单价为7万元，可见螺杆泵直驱装置较常规螺杆泵虽然初期投入较大，但设备运行1.2年后即有产出效益。

3 结论

1）螺杆泵直驱装置技术成熟，在原油生产上切实可行，该设备的应用可提高了螺杆泵设备的工效和能源利用率。

2）该项技术的应用推广，减少了生产的能源消耗，减轻了工人的劳动量，降低了设备维修投入，同时具有节能见效快的特点，为降低吨油成本做出了巨大的贡献，具有良好的节电效果和可观的经济效益。

3）目前，大部分油田开发已经进入中后期，稠油、低产、出沙类油藏较为普遍，怎样开采好这类油藏已经成为当务之急，而推广应用先进的螺杆泵采油技术不失为解决这道难题的好方法。

[1]吴仕贵,冯永泉.螺杆泵优化设计方法及应用[J].石油钻采工艺.1997(1):73-77.

[2]姜新通,朱春燕,赵振奎.地面直驱式螺杆泵系统[J].黑龙江科技学院学报.2009(2):125-128.

[3]雷莹.螺杆泵驱动装置技术评价[J].石油石化节能,2013,3(5):29-30.