电动潜油往复抽油泵专利技术发展

辛明缘

摘  要：随着油田的不断开发，特殊油井越来越多，常规有杆泵举升方式用于特殊油井，系统效率低，能耗高，寿命短，杆管偏磨严重，检泵率高。电动潜油往复抽油泵作为无杆泵的一种，在低产液井上应用优势明显，具有泵效高、能耗低、调参范围宽、检泵周期长和维护管理方便等优点。该文主要从专利的角度来看电动潜油往复抽油泵的技术发展。

关键词：无杆;潜油;往复;抽油泵;专利

中图分类号：TE93    文献标志码：A

1 电动潜油往复泵

1.1 电动潜油往复泵的工作原理

电动潜油往复泵又称电动潜油柱塞泵，由电机驱动柱塞往复运动，驱动电机可以采用旋转电机或者直线电机。其泵的结构是往复柱塞泵，其与传统柱塞式抽油泵机构相比，区别在于将固定凡尔由泵腔的下端移至上端。

如图1所示，电动潜油螺杆泵系统主要由3部分组成（由直线电机驱动为例说明）：（1）井下机组部分：潜油电机和柱塞抽油泵;（2）电力传输部分：潜油电缆;（3）地面控制部分：控制柜。

工作原理是：将井下直线电机动子通过连杆与抽油杆柱塞相连接，电机定子通电后，驱动动子做上下往复运行，从而带动柱塞在泵筒内做周期往复运动，将油井中的井液举升到地面。

1.2 电动潜油往复泵的特点

（1）无抽油杆：克服了杆系统故障造成的小修、检泵作业，彻底解决了有杆泵杆管偏磨问题;消除了举升杆所需能耗，克服了冲程損失;更适用于水平井、深抽井和低产液井。

（2）维护简便：驱动源由地面转到地下，地面无可动设备，只有地面控制系统，减少日常维护工作量，同时安全性大大增高。

（3）运行周期长：由于直线式电动潜油往复泵采用直线电机，其采用了圆筒结构，工作时，在磁力的作用下，动子与定子保持同轴，且有一定的间隙，即动子是在非接触情况下运行，不需要轴承，避免了接触运行所造成的磨损，有较长的使用寿命。

（4）节能、环保：具有一次性投资少、运行成本低;无抽油机—抽油杆庞大系统的机械传递损耗，间歇供电，节能效果显著;没有抽油杆上下拉动，不存在盘根处漏油液，无污染，满足环保要求。

2 国内外电动潜油往复泵专利情况

为了研究电动潜油往复抽油泵的专利技术的发展情况，笔者通过准确的IPC分类号、CPC分类号与比较准确的关键词进行检索，在初步获取专利文献的基础上，进行噪声删除，再经过统计和分析，获得了国内外电动潜油往复泵专利申请情况。

2.1 国外专利申请情况

国外的电动潜油往复泵专利申请主要集中在美国、加拿大、苏联三国，其中，美国是申请量最高的国家，其申请量占总申请量的70%。并且国外最早的电动潜油往复泵专利申请也是由美国人于1922年提出的美国申请，它首次提出将旋转电机和往复泵设置在井液之下，其电机密封设置在往复泵上方，通过电力驱动旋转电机运动来带动柱塞往复运动，从而抽吸液体，其主要特点在：换向装置采用的是螺杆—螺母换向装置，往复泵的进油阀和出油阀固定不动，只有柱塞往复运动，并且其电机置于泵体上方。

2.2 国内专利申请情况

我国的电动潜油往复泵技术是一项起步较晚的技术，与国外申请相比，整整晚了80年，最早的电动潜油往复泵出现于2002年。从申请人省份分布上来分析，申请量最大的两个省分别是山东省、黑龙江省，这也和黑龙江省有着中国第一大油田——大庆油田，山东省有着中国第二大油田——胜利油田的背景相对应。从申请公司上看，公司排名前三的分别是大庆油田有限责任公司、中国石油天然气股份有限公司和东营市的公司。

3 国内电动潜油往复泵专利技术的进展

电动潜油往复抽油泵按照其驱动电机的运动方式可以分为旋转电机驱动式和直线电机驱动式，旋转电机驱动式在驱动往复泵式需要先通过换向装置将电机的旋转运动转换为直线运动，而直线电机驱动式则将电机与往复泵直接连接，从而省去了换向机构，结构更加简单，定位精度更高。

随着我国直线电机的不断发展，国内提出了很多直线电机驱动式往复抽油泵的专利申请，其中，大庆油田研究时间较早、申请量最多、试验井数较多、应用效果较好。通过专利分析发现，国内针对直线电机驱动式往复抽油泵的研究重点主要集中在：（1）性能研究，象防卡、防气、密封等性能上;（2）自动化、智能化以及遥控检测的方向发展，象实时故障诊断、井下功图测试。下面列举了几个比较典型的专利申请。

3.1 性能

CN200620020922申请提出了一种防砂卡潜油直线电机抽油泵，利用上弹性波纹套6和下弹性波纹套7可实现电机内部的密封，从而使砂子、油污、 垢片等杂质不能进入动子和定子的间隙中，达到电机防卡的目的。

CN201220308387申请提出了一种沉降式防气装置，其在抽油泵和电机之间连接沉降式防气装置，克服了现有数控往复式潜油电泵受气锁影响大，泵效低，严重影响了油井产量的不足，其抽油泵在工作时，混合气液通过进气液孔进入沉降式防气装置内， 由于重力作用，液体向下运动，自进液孔8进入抽油泵，而气体较轻，大部分直接向上运动，自排气孔进入套管环空，而只有很少的一部分与液体一起进入抽油泵1内。

3.2 智能化

CN201410855648申请提出了一种电动潜油柱塞泵的故障诊断方法，解决了电动潜油柱塞泵的故障诊断的过程较为复杂，且实时性较差的问题，实现了简化电动潜油柱塞泵的故障诊断的过程，且提高实时性的效果，用于诊断电动潜油柱塞泵的故障。

CN201510222420申请提出了一种电动潜油柱塞泵的井下功图测试方法及装置。直接在井下动子上采集位移及载荷数据，实现了传感器、存储器、电池集成在密封壳体中，在井下直接采集数据的目的。

参考文献

[1]魏秦文，张茂，郭咏梅.潜油电机驱动采油技术的发展[J].石油矿场机械，2007，36（7）：1-7.

[2]刘强.数控往复式潜油电泵的应用展望[J].内蒙古石油化工，2016，（6）：85-87.

[3]韩胜华，刘利梅，秦守栋，等.电动潜油螺杆泵技术及应用[J].油气田地面工程，28（4）：41.