电动潜油螺杆泵

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海洋石油开采工程第四章海上采油方式(第三四节)

电动潜油离心泵采油
系统工作过程
工作过程地面电源变压器电机所需工作电压输入控制屏电缆井下电机离心泵旋转分离器输入泵内
带动把井液通过
由泵叶轮使井液逐级增压油管举升到地面
离心泵的增压原理
充满在叶轮流道内的液体在离心力作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体受叶片的作用，使压力和速度同时增加，并经导轮的流道被引向次一级叶轮，这样，逐级流过所有的叶轮和导轮，进一步使液体的压能增加，获得一定的扬程。
电动潜油离心泵采油
电潜泵举升方式的主要优点：
(1) 排量大； (2) 操作简单，管理方便； (3) 能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；
2．电动潜油离心泵主要部件
（4）油气分离器
自由气进入离心泵后，将使泵的排量、扬程和效率下降，工作不稳定，而且容易发生气蚀损害叶片。因此，常用气体分离器作为泵的吸入口，以便将气体分离出来。按分离方式不同，分离器分可为沉降式和旋转式两种类型。
2．电动潜油离心泵主要部件
（5）电缆潜油电缆作为电泵机组输送电能的通道部分，长期工作在高温、高压和具有腐蚀性流体的环境中，因此，要求潜油电缆具有较高的芯线电性、绝缘层的介电性，较好的整体抗腐、耐磨以及耐高温等稳定的物理化学性能。
电动潜油离心泵采油
底部排出口系统用于将上部层位的地层水转注到
下部层位，适用于油田注水开发或气井排水采气。这
种系统是从油套管环形空间吸入流体进泵，通过尾管
排出到下部层位。该系统的安装方式与标准安装方式
也不同，泵和电机的位置也是颠倒的，从上到下依次是电机、保护器、吸入口、泵、排出口。
(五)电动潜油离心泵的生产管理与分析

井下电动潜油螺杆泵用行星减速器设计

井下电动潜油螺杆泵用行星减速器设计摘要：电动潜油螺杆泵对油井适应性强，适用于稠油井、含砂井、高含气井，然而电动潜油螺杆泵转速较低，电泵转速高，需要设计减速装置以实现降速增扭的目的。

根据现使用电动潜油螺杆泵的系列参数，设计行星齿轮减速器。

在选定减速方案后，设计减速器各个零部件。

在满足强度的前提下，确定零件尺寸绘制出减速器三维图。

最后使用ANSYS软件对减速器主要零件进行有限元分析，验证设计合理性。

关键词：电动潜油泵减速器三维绘制有限元分析一、引言电动潜油螺杆泵是一种新型机械采油系统，其创新点在于结合了螺杆泵和电潜泵的优点，不需使用抽油杆，消除了因杆管磨损或脱螺纹、断杆等带来的损失；提高泵下深和排量；节能效果明显，系统效率比较高[1，2]。

然而螺杆泵最佳旋转速速一般在100～500r/min左右，需要降低输入转速[3]，但由于受井下空间的限制，不能使用类似地面驱动的减速箱。

所以设计适合电动潜油螺杆泵用的减速器，将系统中的螺杆泵转速降低至需要的工作转速，并使输出扭矩提高到螺杆泵需要的工作扭矩，对斜井、稠油、含砂、含气油井的开采具有十分重要的意义[4]。

二、行星减速器方案设计1.行星减速器的选型及其原理一般的轴向减速传动有单螺杆减速器、定轴轮系、少差齿行星轮系和2K-H 类NGW型行星轮系。

由于井下作业对减速器的尺寸要求较为苛刻，潜油泵功率较高，输入转速一般在3000r/min左右[5，6]，设计受井下径向尺寸限制，减速器最大径向尺寸应小于油管直径，同时下泵深度1500m左右井下高温、高压。

综合考虑以上情况选2K-H类NGW型行星齿轮减速器。

使用每排3个行星轮3排共9个与太阳轮相啮合，在分担载荷的同时减小径向尺寸，能满足设计强度的要求。

其原理如图1所示图1 行星减速器原理图行星轮系传动比为：（2-1）2.行星减速器的基本参数设计[7]表1 减速器设计初始条件在潜油泵工作时，由伯努利方程：（2-2）（2-3）电潜泵的有效功率：（2-4）（2-5）（2-6）按照需用剪切应力估算输出轴直径大小，受扭矩T的实心圆轴，其剪切应力（2-7）考虑安全系数以及其他零部件的大小，初定。

电动潜油螺杆泵专用联轴器运动学建模

次间接变换而得到的，即动一静一静一动。运用Ｍｔｂ对运动程进行了仿真，结果认为专用联ａｌａ轴器输入轴和输出轴之间的运动是空间圆锥体运动，随着旋转角在０～３０旋转，输出轴以半径６。
ｅ输入轴做圆周运动。绕关键词电动潜油螺杆泵专用联轴器坐标变换电动潜油螺杆泵是一种新型无杆采油设备，它运动学模型
（西安石油大学机械工程学院）
摘要通过对电动潜油螺杆泵专用联轴器输入轴和输出轴的运动分析，得到了输入轴动坐标
系和输出轴动坐标系之间的坐标变换（专用联轴器输入轴和输出轴的运动学模型），该变换是经３
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石油
机
械
ＣＩＡＰＴＯＥＭＭＣＩＥＹＨＮＥＲＬＵＡＨＮＲ
●专题研究
２００７年第３５卷
第８期
电动潜油螺杆泵专用联轴器运动学建模
屈文涛李晓俊徐建宁
专用联轴器运动学Байду номын сангаас 析
１．描述运动学模型
Ｒ（，）＝
０ｃｓｏ００ｓｎＯｉ００
电动潜油螺杆泵专用联轴器的输入、输出轴分
别与减速器的输出轴、螺杆泵的转子联接。因此，
ｃｓｏ０
Ｒ（，＝ｙ）
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２００７年第３５卷
第８期

潜油低速电机驱动螺杆泵举升技术

一
ｌ一油管锚２一低速电机３一保护器４一偏心联轴器５一螺杆泵６一油管扶正器７一防砂卡装置８一电泵井口９一接线盒ｌ０一电缆ｌｌ一控
制柜ｌ２一变压器４．特点４．１与普通潜油螺杆泵抽油系统相比，潜油低速电机驱动螺杆泵技术采用低速永磁同步电机直接驱动螺杆泵，省略了减速机构，系统运行效率高、可靠性好；
关键词：无杆采油潜油直驱螺杆泵
随着油田的开发，油井含水不断升高，斜井、水平井、高含砂井、稠油井逐渐增多，给使用有杆泵和电潜泵举升的油井带来了较多的问题。潜油低速电机驱动螺杆泵是以潜油低速电机直驱螺杆泵举升的一种新型无杆机械采油装置，具有不存在管杆偏磨，对稠油井、高含气井、含砂井适应性好，容积效率高，高效节能等优点。
损耗。１．系统结构潜油低速电机驱动螺杆泵举升技术是一种采用潜油低速电机直接驱动螺杆泵的井筒举升技术。为匹配泵负载的输入特性，系统采用了多极、高启动转矩潜油电机，在潜油电机和螺杆泵之间采用了柔性联轴器，而地面控制采用了高启动转矩的变频控制柜，对整个系统进行了机电及控制一体化设计。潜油低速电机驱动螺杆泵采油系统由井下、地面及电力传动三部分组成。井下部分主要有螺杆泵、联轴器、保护器和潜油低速电机；地面部分主要有控制柜和井口等；电力传动部分有电缆和电缆卡子。２．工作原理潜油低速电机驱动螺杆泵机组将低速电机、保护器、偏心联轴器、螺杆泵和电缆下入井内，螺杆泵与油管及地面管线连接。地面电网电源经过变压器、控制柜及接线连接后，经电缆将电能送至井下低速电机，低速电机旋转经过保护器及联轴器直接驱动螺杆泵，将井液举升到地面。系统结构如图ｌ所示。３．主要技术参数

基于CNN-BiGRU_混合神经网络的电潜螺杆泵产液量预测方法

文章编号：1000 − 7393(2022)06 − 0784 − 07 DOI: 10.13639/j.odpt.2022.06.019基于CNN-BiGRU 混合神经网络的电潜螺杆泵产液量预测方法贾俊杰1 刘春海1 管桐1 王进修1 刘俊东2 刘金亮1 郝大勇31. 中国石油华北油田分公司工程技术研究院；2. 中国石油华北油田分公司巴彦勘探开发分公司；3. 中国石油冀东油田分公司储气库建设项目部引用格式：贾俊杰，刘春海，管桐，王进修，刘俊东，刘金亮，郝大勇. 基于CNN-BiGRU 混合神经网络的电潜螺杆泵产液量预测方法［J ］. 石油钻采工艺，2022，44（6）：784-790.摘要：为了解决电潜螺杆泵产液量虚拟计量的预测精度和稳定性，提出了一种基于双重注意力机制的卷积神经网络(CNN)和门控循环单元(GRU)混合模型(CNN-BiGRU)。

油井产量预测易受油压、套压及泵工况等因素的影响，先利用皮尔逊相关系数和主成分分析法对数据进行降维，并确定主要影响因素；再利用CNN 网络的局部连接和全局共享来提取历史油井产液量的空间特征；然后将特征送入GRU 网络，提取数据的时间特征；最后利用双重注意力机制为不同的特征赋值对应的权值，进一步提升模型的预测精准度。

将该方法应用到50 000条产液量数据样本上，模型预测精准度RMSE 和MAPE 分别取得5.24%、3.17%。

与GRU 、CNN-GRU 模型相比，所提方法应用效果显著，能有效提升预测精度，具有一定的工程应用价值。

关键词：电潜螺杆泵；产液量预测；混合神经网络；双重注意力机制；卷积神经网络；门控循环单元网络中图分类号：TE32+8;TP183 文献标识码： AA CNN-BiGRU liquid production prediction method for electric submersibleprogressive cavity pumpsJIA Junjie 1, LIU Chunhai 1, GUAN Tong 1, WANG Jinxiu 1, LIU Jundong 2, LIU Jinliang 1, HAO Dayong 31. Engineering Technology Research Institute , PetroChina Huabei Oilfield Company , Renqiu 062552, Hebei , China ;2. Bayan Exploration and Development Branch Company , PetroChina Huabei Oilfield Company , Bayannur 015000, Inner Mongolia , China ;3. Gas Storage Project Department of PetroChina Jidong Oilfield Company , Tangshan 063200, Hebei , ChinaCitation: JIA Junjie, LIU Chunhai, GUAN Tong, WANG Jinxiu, LIU Jundong, LIU Jinliang, HAO Dayong. A CNN-BiGRU liquid production prediction method for electric submersible progressive cavity pumps ［J ］. Oil Drilling & Production Technology,2022, 44(6): 784-790.Abstract: To improve the prediction accuracy and consistency of liquid production virtual metering of electric submersible progressive cavity pumps (ESPCPs), a hybrid model (CNN-BiGRU) integrating convolution neural network (CNN) and bidirectional gate recurrent unit (GRU) was proposed, which also incorporated the dual attention mechanism. This production forecast of oil wells is subjected to tubing pressure, casing pressure and pump conditions. First, the dimensionality reduction of data was performed using Pearson’s correlation coefficient and principal component analysis, and the main influential factors were identified. Subsequently, the local connecting and global sharing of the CNN network was used to extract spatial features of liquid production data of oil wells. The extracted features were then fed to the GRU network to extract the temporal features of the data. Finally, the weights were assigned基金项目: 中国石油华北油田分公司科研项目“华北油田地面系统在线计量技术优化研究”(编号：2022-HB-E05)。

2Z-V型电动潜油螺杆泵采油系统用行星减速器优化设计

ｍｚｅｃｅｃｅｔｒｏｅ．ｈｃｏｖｓｔｅｒｂｅｏｄｃｒＳｅｏｍ￣ｃｏｐｉｎｏＳｏｌｏｆｉｉｐｏｓｄｗｉｓｌｈｏｌｆｒｕｅ ’ ｐｒｒｚｆｎＲｓｐｉｈｅｐｍｅｆｅｃｍａｓｒＥ — ｒｏｆ
【摘
要】电动潜油螺杆泵采油系统（ｓｃｓ的设计关键是要解决螺杆泵低转速、ＥＰＰ）高扭矩的动力
输入要求．究实验结果发现机械减速器是整个机组系统的难点所在。根据胜利油田某油井工况对电研
动潜油螺杆泵采油系统用减速器的设计要求，采用２ — ＺＶ型少齿差行星齿轮传动进行优化设计。根据
ＷＵＪｎ￣ｉＹＵＢｎｌｎｕ－．ｅ－ｉｇａ
（ｈｎｓｃ — ｅｔｈｅｈｉｈａｕａａ．ｉｇａｎｖｒｉｆｃｅｃｎｅｈｏｇ，ｉｇａ６０ＣｉａＣｉｅｉｈＤｕｓｅｃｎｓｅｋｌｔＱｎｄｏｉｅｓｙｏＳｉｅｄＴｃｎｌｙＱｎｄｏ６６，ｈｎ）ｓｃＴｃＦｔＵｔｎａｏ２１
ｒｓａｃ，ｈｅｉｉｉｃｌｔｅｗｏｅｓｓｍｉｔｅｍｃａｉｄｃｒｈｒｏｅｏｔｚｉｅｅｅｒｈｔｅｄｓｎｎｄｆｕｔｏｈｈｌｙｔｅｈｃｒｕｅ．ｅｅｒ，ｉａｏｄ — ｇｇｆｉｙｆｅｓｈｎａｅｌＴｆｐｍｉｎｔ
【ｂｔｃ］ｈｅｓｎｏＥｅｔｃｕｍｒｂｒｒｓｇａｉｕｐ（ＳＣＳｉｔｓ￣ｙＡｓａｔＴｅｙｅｉｆｒｌｒｂｅｉｌＰｏｅｉｖｙＰｍＥＰＰ）ｆｒｋｄｇｃｉＳｓｅｇｓｎＣｔｓｏａｔ

电潜螺杆泵采油系统的理论研究与应用分析

电潜螺杆泵采油系统的理论研究与应用分析
01 引言
03 应用分析
目录
02 理论研究 04 参考内容
引言
引言
电潜螺杆泵采油系统是一种高效、环保、节能的石油开采设备，广泛应用于油田采油作业中。在石油工业迅速发展的今天，电潜螺杆泵采油系统的研究与应用对于提高石油开采效率、降低采油成本具有重要意义。本次演示将详细介绍电潜螺杆泵采油系统的基本原理、设计原则、运行方式、应用优势与不足以及应用案例，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1.2电潜螺杆泵采油系统的设计原则及参数选择
在电潜螺杆泵采油系统的设计过程中，需要针对不同的井况和地层条件选择合适的泵参数，以确保系统能够高效运行。主要参数包括泵的排量、扬程、功率、转速等，这些参数的选择将直接影响采油效果和系统能耗。此外，还需要根据实际井场环境和生产需求，选择合适的电力控制系统和传感器，以实现系统的智能化和自动化。
理论研究
1.1电潜螺杆泵采油系统的基本原理及特点
1.1电潜螺杆泵采油系统的基本原理及特点
电潜螺杆泵采油系统是一种基于螺杆泵技术的采油设备，其主要组成部分包括电潜泵、螺杆泵、电力控制系统以及井下传感器等。电潜螺杆泵采油系统的工作原理是利用螺杆泵将井下的原油抽出，同时通过电力控制系统控制泵的工作参数，从而实现采油过程的自动化和智能化。电潜螺杆泵采油系统的特点包括高效率、低能耗、螺杆泵是一种重要的石油机械装置，在石油工业中广泛应用。它利用螺杆的旋转运动实现液体的吸入和排出，具有高效、节能、紧凑和可靠等优点。随着石油工业的发展和技术的不断进步，潜油电动螺杆泵的应用范围不断扩大，其研究价值也越来越高。
研究背景
研究背景
潜油电动螺杆泵技术的研究背景是石油工业的发展和需求。在油田开发过程中，采油和注水是两个非常重要的环节。采油是将油藏中的原油开采出来，而注水则是将水注入油藏中以提高采收率。潜油电动螺杆泵作为一种重要的采油和注水设备，可以提高采油效率、降低能耗、减少维护成本，对石油工业的发展具有重要意义。

电潜螺杆泵应用介绍

二、特点
与潜油电泵相比具有如下优点：
1.相同扬程和排量时，用电要少得多； 2.潜油电泵转速2900rpm，而电潜螺杆泵为150～360rpm； 3.保护器、电机油、小扁电缆和动力电缆相同； 4.系统效率较高，尤其是稠油井； 5.对井液的乳化作用非常小； 6.油液中的蜡质不易在泵筒内结垢； 7.在低于40%自由气含量的情况下不用考虑气体分离。
变频调速装置
采用针对电潜螺杆泵产品设计的变频调速控制装置，有效实现了电机频率在2-60Hz内的自由调节，从而可有效满足井下电机在不同油井状况下以不同速度运行的要求；并可有效实现电机的软启动，消减频繁启动、停止对电机、电缆、井下螺杆泵造成的损害，并有效的降低了运行能耗和设备的维护费用。
10 3000 11 2700 16 3200 17 2500 16
15 3000 18
16
9.85
9.5″ 9.5″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″ 7″
7”
120DT83 120-23 120*23 120*23
120DT33 120*23 120*23 120*23 120*23 120DT33 75*23 40-33 40-33 40-33 40-33 40-42 40-33 40-33
2.油层有较好的供液能力，保证具有300m以上的沉没度； 3.对于出砂井，产液含砂量体积比在5%以下； 4.井液粘度在5000mPa·s（50 ℃ ）以下； 5.油层温度小于120℃。
六、维护保养
1.测量动液面
初次开机时应每天测一次动液面，直至液面稳定为止，以后每周测1次。其目的：一是防止泵干磨（泵上应有300米以上的动液面）；二是根据动液面的变化情况决定是否调整转速，以便建立合理的油井产液供排关系。

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缺点及适用性
缺点：配套技术尚未成熟，由于采用了普通潜油电动机和减速箱的结构，潜油螺杆泵的轴承易失效。适应性：稠油井、含砂井、含气并、斜井、水平井的采油生产。
电动潜油螺杆泵（ESPCP）
基本结构
其结构相当于将传统的杆驱螺杆泵的地面驱动装置，移至套管内的井下泵的上端，免去了中间的抽油杆；或相当于将传统的潜油电泵的离心式潜油泵换成单螺杆抽油泵（PC泵），并将泵置于驱动装置之下，而且驱动装置又增加了减• 效率高，能耗低机组适应性强机组安装简便地面设施少，维修简单