潜油往复泵技术

井下电潜式往复泵技术研究的开题报告【摘要】随着油田开发的日益深入，地面输送越来越困难，井下电潜式往复泵成为了油田上常见的一种工具。

本文从井下电潜式往复泵的工作原理、结构特点以及应用范围等方面进行了探讨，对井下电潜式往复泵技术的研究及其应用进行了介绍，希望能够为油田开发和优化提供一定的参考和思路。

【关键词】井下电潜式往复泵；工作原理；结构特点；应用范围；技术研究【第一章】绪论1.1 研究背景随着油田开发的深入，传统的地面输送方式逐渐难以满足需求，同时随着油田深度加大、压力下降等复杂环境的出现，普通的泵设备可能无法正常运行。

井下电潜式往复泵产品适应了这种需求，并且有着显著的优点，例如操作简单、使用方便等。

因此，对井下电潜式往复泵技术进行深入研究和探讨，对提升油田开发效率、降低成本等方面有着积极的作用。

1.2 研究目的与意义本研究旨在探讨井下电潜式往复泵的工作原理、结构特点以及应用范围等方面，深入了解井下电潜式往复泵技术的研究及其应用，为油田开发提供参考和思路，提高井下电潜式往复泵的应用效果，优化油田开发和生产的效率，并进一步探索油田开发的新思路。

【第二章】井下电潜式往复泵的工作原理2.1 井下电潜式往复泵的组成井下电潜式往复泵主要由水泵、电动机、电缆、悬吊线、防爆设备和隔离器组成。

2.2 井下电潜式往复泵的工作原理井下电潜式往复泵的工作原理是将电力能转化为机械能，通过电动机带动水泵机械构件作为往复运动，从而将液体压缩并输出。

其主要特点是通过电缆直接连接电源，实现电能传输，并将泵组装于井下的油管内部进行工作，方便实用。

【第三章】井下电潜式往复泵的结构特点3.1 电缆井下电潜式往复泵的电缆主要作用是将电力传输至电动机和泵机组，必须具有耐高温、耐油等特点。

3.2 悬吊线井下电潜式往复泵的悬吊线加强传输能力，保护电缆，其耐磨性能同样重要。

3.3 防爆设备由于井下电潜式往复泵处在爆炸危险的环境中，其组件必须防爆，并通过相关检测机构得到认证。

1电潜泵的工作原理1.1结构组成潜油电动离心泵机由三部分组成：井下部分、地面部分和联系地面、井下的中间部。

①井下部分。

是整套机组的部分，包括多级潜油离心泵、电机保护器、潜油电动机、油气分离器等设备，起着抽油的主要作用。

②地面部分。

包括自动控制台、井口装置、自耦变压器及其辅助设备等组成，起着向井下潜油电动机提供工作所需电能、控制潜油电动机的工作以及运输、操作等作用。

③中间部分。

包括特殊结构的电缆（分圆电缆和扁电缆两种形式）和油管。

电缆用来向潜油电动机传送电能；油管用来将井下多级潜油离心泵提升的井液引导到地面。

2王窑作业区电潜泵的安装、使用情况为了节约能源，降低设备损耗，同时减少管理人员工作量，2008年王窑作业区已安装电潜泵9口，潜油电泵采油试验选井需依据多方面因素，主要有井深、泵挂深度、产液量、造斜点数据、井下温度、井下压力、井下腐蚀、油液粘稠度等。

王窑区电潜泵清蜡：王窑区潜油电泵井清蜡与自喷井基本相同，包括以下几点：①刮蜡片清蜡———即机械清蜡；②热油循环清蜡———即热洗清蜡；③清蜡剂清蜡———即化学清蜡。

但是在潜油电泵清蜡时应注意以下几点：①用刮蜡器清蜡时，刮蜡器的下放深度应控制在泄油器之上10m-20m左右。

②在热洗清蜡时只能进行反循环洗井，即套管入，油管出，并要求热洗液温度控制在电机和电缆的极限温度以下。

目前王窑区潜油电泵热洗液温度为进口85℃。

③王窑区目前进行化学清蜡实验，即从套管加清蜡剂。

但由于清蜡剂具有腐蚀性，所以我区潜油电泵井没有大面积使用清蜡剂。

3电潜泵的优缺点评价3.1优点3.1.1耗电量减少。

安装电潜泵后，由于不在使用抽油机，而改用电缆，因此在耗电量上较之前的抽油泵有很大的变化。

游梁式抽油机及潜油电泵均采用电能驱动，根据日常使用情况一台游梁式抽油机日耗电78度，改用电潜泵日耗电52.8度，日节约电耗25.2度。

25.2度×0.5元/度=12.6元/日12.6元/日×365日=4599元/年合计：平均每台电潜泵一年节电4599元3.1.2作业及维护性费用减少。

直线往复式潜油电泵采油技术研究及应用的开题报告开题报告题目：“直线往复式潜油电泵采油技术研究及应用”一、选题背景和意义石油资源是当前世界重要的能源之一，而油田的开发与产出则是石油生产的基础和关键。

而随着油田的逐渐老化与油层的逐渐减少，石油开采难度不断增加，采油技术也不断更新迭代。

目前，国内外石油开发以页岩气、煤层气等非常规资源开发为重点，但传统油气田仍然是主力。

潜油电泵采油技术作为传统采油技术中的一种，已经有着多年的应用经验，但其开采效率的提升空间仍然十分巨大，也在国内外采油研究领域受到广泛关注。

直线往复式潜油电泵采油技术是一种新型的潜油电泵采油技术，其主要特点是能够实现高压、大流量的采油作业，且具有更为高效的能耗特性，有望为石油行业提供全新的经济效益和发展动力。

因此，本文选取“直线往复式潜油电泵采油技术研究及应用”为课题进行研究，旨在探究直线往复式潜油电泵采油技术的原理、特点以及适用范围，构建直线往复式潜油电泵采油技术的理论模型，并结合实际应用，分析其效果和经济效益。

二、研究内容和技术路线1. 研究对象本研究所选取的研究对象是直线往复式潜油电泵。

2. 研究内容（1）对直线往复式潜油电泵采油技术的原理、特点及采油机理进行研究分析。

（2）构建直线往复式潜油电泵采油技术的理论模型，包括静力学模型、动力学模型、温度模型等。

（3）基于模型，对直线往复式潜油电泵采油技术的性能及其影响因素进行系统的研究。

（4）应用所建模型，对直线往复式潜油电泵采油技术的基本运行参数及状态进行评价和优化。

3. 研究技术路线（1）文献调研和综述（2）基础理论研究（3）试验研究（4）数据分析和建模（5）技术应用和效果评估三、预期成果（1）对直线往复式潜油电泵采油技术的原理、特点及采油机理进行研究分析，掌握直线往复式潜油电泵采油技术的基本原理及特点。

（2）构建直线往复式潜油电泵采油技术的理论模型，优化该技术应用方案，为该技术发展提供理论基础。

潜油往复泵标准
1. 潜油往复泵的基本概念
潜油往复泵是一种用于抽取潜油的设备，它由电机、泵体、活塞、活
塞杆等组成。

它以电机的转动为动力，活塞杆的上下运动把活塞推动，活塞的上下运动把潜油抽出来。

潜油往复泵的工作原理是：当活塞杆
上升时，活塞把潜油抽入泵体；当活塞杆下降时，活塞把潜油抽出泵体。

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2. 潜油往复泵的结构特点
潜油往复泵是一种具有自吸功能的往复式液体泵，具有结构简单、噪
音低、维护方便、使用寿命长等特点。

它由活塞、活塞杆、活塞套、
连杆、连杆轴、活塞套等部件组成，活塞套内装有活塞，活塞上安装
有活塞杆，活塞杆的一端连接连杆，另一端与活塞套的另一端连接，
连杆的一端连接连杆轴，另一端与活塞杆的另一端连接。

3. 潜油往复泵的运行原理
潜油往复泵是一种用于抽取潜油的机械装置，它的运行原理是：由电
机驱动的齿轮转子推动活塞，活塞上的活塞杆和活塞杆顶部的活塞杆
头组成活塞组件，活塞组件在活塞缸中往复运动，当活塞杆头向上移
动时，活塞缸内的油被抽出，当活塞杆头向下移动时，油被压入活塞缸，从而实现抽油的过程。

4. 潜油往复泵的应用领域
潜油往复泵可以应用于石油、天然气、煤炭、冶金、化工、造纸、食品、环保等行业，可以用于抽取、输送、搅拌、压力测试等工艺操作。

此外，它还可以用于工厂污水处理、水处理、污水处理、水处理及污
水处理等行业。

5. 潜油往复泵的技术参数
潜油往复泵的技术参数包括最大工作压力、最大流量、最大抽吸高度、最大转速、最大温度、最小温度、最大噪音等。

此外，还需要考虑泵
的型号、规格、功率、重量、材质、密封形式、接口尺寸等技术参数。

1现状电动潜油离心泵采油系统由多级潜油离心泵、潜油电动机、保护器、油管柱及附属部件、动力电缆、地面控制装置（包括变频器、控制屏、接线盒等）及辅助装置（包括井口装置）组成[1]。

电动潜油离心泵采油系统与其他机械采油方式相比，具有排量大、扬程范围广、生产压差大、井下工作寿命潜油电泵节能降耗措施应用及效果分析吴秋诗（大庆油田有限责任公司第三采油厂）摘要：潜油电泵是油田重要机械采油设备，也是应用较广的无杆式采油系统。

与其他机械采油方式相比具有排量大、扬程范围广、检泵周期长、产液量大时系统效率较高等特点。

随着油田进入高含水开发阶段，油井生产情况出现较大变化，潜油电泵能耗高、出现泵偏离高效区、不能在理想工况点下工作等问题日益突出。

提高潜油电泵系统效率，节约电能，开展潜油电泵井系统的节能潜力分析与研究是十分必要的。

通过分析潜油电泵的能耗损失节点、影响因素，提出了应用变频控制技术、高压电动机等管理措施，在降低潜油电泵能耗，提升系统效率方面取得了较好应用效果。

关键词：潜油电泵；节能降耗；系统效率；应用效果；功率因数DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.11.007Application and effect analysis of energy conservation and consumption reduction measures for submersible electric pumps WU QiushiNo.3Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co.,Ltd.Abstract：The submersible electric pumps are important mechanical oil production equipment in oil-fields and are also widely used rodless oil production systems．Compared with other mechanical oil pro-duction methods，it is characterized by large displacement，wide range，long pump inspection cycle，and high system efficiency when produced large amounts of liquid．As the oilfield enters the stage of high water bearing development，there have been significant changes in the production situation of oil wells.The problems which include high energy consumption of submersible electric pumps，deviation from the efficient zone of pumps，inability to work under ideal working conditions，large horses pull-ing small cars and so on are becoming more and more prominent．In addition，it is necessary to im-prove the efficiency of submersible electric pump system，save electrical energy，and conduct analysis and research on the energy conservation potential of submersible electric pump well system．Even more to the point，by analyzing the energy consumption loss nodes and influencing factors of submersible electric pumps，the management measures such as frequency conversion control technology and high-voltage motors have been proposed，which achieves good application results in reducing energy con-sumption of submersible electric pumps and improving system efficiency.Keywords：submersible electric pumps；energy conservation and consumption reduction；system effi-ciency；application effect；power factor作者简介：吴秋诗，工程师，2012年毕业于东北石油大学（工业设计专业）龙江省大庆市萨尔图区盐湖城观澜湾A 坐，163000。

数控往复式潜油电泵，是一种以直线电机为动力推动装置，直接驱动管式抽油泵进行采油的新一代采油设备。

该系统由直线电机、管式抽油泵和地面控制柜三部分组成。

直线电机与抽油泵相连，潜入到地下油层中。

利用直线电机往复运动同柱塞运动方向一致的特点，驱动抽油泵柱塞做周期往复运动，将油液举升至地面。

该电泵可省去游梁式抽油机及其配套的动力传动系统。

与8型游梁式抽油机相比，可减少85%的占地面积，降低50%以上的能耗。

工作原理数控往复式潜油电泵由直线电机、抽油泵、控制柜三大部分组成。

直线电机的基本结构包括动子、定子和电机引出线。

其中，动子由环状永磁体、铁芯和芯轴组成。

定子由绕组铁芯、内筒和外壳组成。

绕组呈径向缠绕、轴向分布结构。

绕组铁芯组装后，置于内筒和外壳组成的充油密封腔内。

通过控制电源的频率和方向，使定子产生周期交变的磁场，与动子的固定磁场相互作用，实现动子的直线往复运动，推动抽油泵柱塞工作。

直线电机在泵下端，电动机动子通过推杆与柱塞相接；固定凡尔设计在泵的上端，在凡尔罩内设有限位滑道和复位弹簧，限制凡尔只能沿直线运动、强制关闭；在泵下端设有进液筛网，筛网下端设有防砂装置，防止砂粒进入电机。

柱塞上行时靠油液推力打开固定凡尔球；上行冲程结束后柱塞下行，在反力弹簧的作用下，凡尔球沿导向阀迅速坐封，泵腔开始充液。

周而复始，实现抽油，具有间歇式工作、防砂、防气锁的优点，可广泛适用于直井、定向井和水平井，其泵效达60%～90%。

产品外观结构图直线电机性能及优点耐压力：在30Mpa压力的水介质中检验24小时，无变形、无渗漏。

防护等级IP58。

耐电压：直线电机绕组在环境温度200℃热态下，施加交流50Hz、3300V电压，1分钟后测试介电强度，无闪络和击穿。

耐绝缘：用2500V兆欧表做绝缘电阻测试，绝缘电阻不低于1000MΩ 。

绝缘等级：H级。

耐高温：直线电机绕组烧结温度为380℃。

直线电机在温度不高于150℃的介质中运行，可保证额定推力输出。

往复式潜油泵及配套技术初步探讨摘要：针对抽油机井杆管偏磨、系统效率低、能耗高及维护费用高等问题，我矿开展了往复式潜油电泵配套采油技术现场实验，并取得了一些效果。

该技术是将直线电机置于井下，利用其往复式运动与抽油泵柱塞上下运动方向一致的特点进行抽油的，具有节能、高效、安全及管理方便等优点。

关键词：往复式浅油泵配套技术研究效果为适应大庆外围低产低渗透油田定向井、水平井举升工艺及油田节能降耗需要，针对低产井采用常规举升设备存在能耗高、系统效率低、杆管偏磨严重、检泵周期短的实际，2010年进一步开展了往复式潜油泵配套采油技术现场试验。

一、往复式潜油泵举升系统构成及原理1.系统组成往复式潜油泵举升工艺主要由地面控制器、动力电缆、井下潜油泵、液位监测仪等组成，其中井下潜油泵包括直线电机、筛管和柱塞泵。

（图1）。

直线电机主要由定子线圈和动子永磁体组成，其中定子由定子外管、线圈、硅钢片和定子内管组成；动子由永磁体和本体组成。

井下柱塞式抽油泵呈倒置状，固定凡尔位于泵筒上部，游动凡尔位于柱塞内部。

上行程时游动凡尔关闭，固定凡尔开启，原油被举升至地面；下行程时，游动凡尔开启，固定凡尔关闭，油流由井筒经柱塞内腔进入泵柱塞让出的泵筒空间。

2.工作原理地面控制器通过动力电缆给井下潜油泵供电后，直线电机定子线圈在脉动交流电作用下产生交变磁场，周期性带动永磁动子和泵柱塞做上下往复运动，达到举升抽油的目的。

二、试验过程中存在的问题截止2011年底，共应用往复式潜油泵13口井。

其中直井9口，定向井2口，水平井2口。

按下入电机动子封闭类型可分为部分封闭5口，全封闭8口。

试验中我们发现存在以下几方面问题：1.井下机组工艺技术存在缺陷往复式潜油泵泵机组扬程设计单一，与实际扬程不相匹配。

2.管柱结构不完善电泵井采用旋转分离器，它的分离能力为70%，若泵吸入口气液比小于10%，分离器不起作用。

液压阀在井液长期浸泡后，密封圈胶皮膨胀易脱落从而导致漏失。

1.3 特点 1.3.1 节能环保采用的柱塞泵和永磁式直线电机配合使用，电机采用间歇式供电方式，只有在往复冲次约3秒时间内耗电，能耗较小；与多级离心泵相比，泵受径向分力较小，靠柱塞直接举升原油，泵效最高可达95%以上；井口完全密封，无盘根和抽油杆上下拉动，不会产生落地油，地面无机械传动，无噪音。

1.3.2 易于控制可以随油井的储液高度调节泵的冲程、冲次，提高采收率。

1.3.3 防气锁固定凡尔设计在泵腔上端，柱塞行程至上止点时，柱塞与固定球座之间的距离小于10mm 。

上冲程结束时，泵腔基本被排空，不会发生气锁。

0 引言海上平台油井通常使用电潜泵举升方式进行生产，一些低产低效井在初期地层能量较足的情况下还能正常生产，后期随着地层能量下降产量不断递减，虽然通过提频、调整油嘴、降低套压的方式对个别油井可以短期恢复产出，但是不久又不同程度出现供液不足而欠载停机，甚至机组因为散热不足发生过热故障。

而海上油田开采具有它特殊的性质，包括：安装空间、修井检泵周期、安全有效性、节能环保、作业费用等。

传统往复泵由于体积大、运行不稳定而不被海上平台选用；杆驱螺杆泵举升方式因不符合海上石油开采最新的安全规范而停用；减速器电潜螺杆泵因减速机械尚不成熟致使故障率高、运转寿命短而被搁置。

南海西部海上油田一些低产低效井因未找到合适的举升方式，长期处于关停状态。

因此，探究一种适合这类低产、低效油井的直线电机往复泵采油技术，具有十分重要的意义。

1 直线电机往复泵采油技术1.1 工作原理直线电机往复泵是一种使用潜油式直线电机直接驱动潜油式往复泵进行采油的无杆采油设备。

利用直线电机往复运动与管式泵柱塞运动方向一致的特点，由直线电机驱动柱塞做往复运动，采用电机下行程做功，倒置下拉抽油泵下行程出液的方式设计，将油液举升至地面。

而直线电机是通过控制电流的方向和交变频率，使定子产生周期交变的行波磁场，与动子的固定磁场相互作用，实现动子的直线往复运动。

电动潜油往复抽油泵专利技术发展作者：辛明缘来源：《中国新技术新产品》2019年第14期摘; 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：A1 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。