潜油金属螺杆泵技术介绍

动液面稳定在170m左右
草13-平41动液面曲线
400 350 300 250 200 150 100 50 0 2011/4/30 2012/4/30 2013/4/30 2014/4/30 2015/4/30 2016/4/30
816 841 866 动液面 891 916 941 966 991 1016 1041 1066 1091
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
定子成型工艺试验 定子内螺旋腔成型技术是全金属螺杆泵研发的关键
通过开展液压成型、粉末精密铸造成型、对称分瓣激光焊接成型、
精密电解成型等多种定子加工工艺试制研究，最终形成了螺杆泵程序 控制机加工成型、配套精密激光焊接组装的加工技术。 表面强化工艺试验 为提高金属螺杆泵定转子的抗磨、防腐性能，提高整泵在不同工 况环境下的使用寿命，开展了金属定转子表面强化处理工艺试验； 优选形成定转子表面低温氮化处理技术及表面润滑梯度技术 （LGM），有效提高了定转子表面的润滑抗磨性能。
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
三、初步选井情况及方案设计
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
1.技术特点
针对潜油橡胶螺杆泵存在的问题，研制了潜油全金属螺杆泵。具有 以下三方面技术优势： 技术特点1：
采用全金属螺杆泵，橡胶定子改为金属定子，解决了常规螺杆泵橡
胶定子溶胀和温胀问题，延长螺杆泵的使用寿命。
全金属螺杆泵
1 2
新投 卡封防砂
草13-平41井井斜数据表
井深 m 井斜 ° 0.7 0.56 0.62 0.73 0.7 0.75 0.77 0.47 4.14 11.74 17.38 24.58 垂深 m 815.99 840.99 865.99 890.99 915.99 940.98 965.98 990.98 1015.96 1040.7 1064.88 1088.21
（5）日液调节范围：3-30吨/日
（6）日耗电量预计：100KWh左右
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
3.配套工具
1）引接电缆：AWG6#，镀锌铠装扁电缆，耐压3kv，长度15米，温度等级204℃ 2）动力电缆：AWG4#，镀锌铠装扁电缆，耐压3kv，耐温180℃ 3）泄油阀 4）接线盒
5）扶正器
6）电缆卡子 7）电缆护罩 8）电机油、齿轮油 9）下井附件
草1wenku.baidu.com-平41井管柱示意图
生产管柱图 名称 及 深度
层位
管柱
56阀式泵 +筛管 1000
草13-平41井2011年4月卡封改层防砂生 产砂二1，原油粘度3127.3mPa.s，不含硫化 氢，冷采，截至目前累计生产1939天，累液 52402吨，累油1756吨，目前25.2*1.7*93%，
1139.0 沙二1 1143.0
道短而且简单，过流面积大，油流扰动小，因此携带 能力强。
总之：一次性投资少、管理方便。
一、技术背景与简介
2、技术简介
目前电动潜油螺杆泵主要包括：潜油橡胶螺杆
泵和潜油全金属螺杆泵两种。
潜油金属螺杆泵井下部分自下而上分别是潜油 电机（含潜油电机保护器）、减速器（含止推轴
承、减速器保护器）、挠性轴和全金属螺杆泵等。
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
定
子：38CrMoAl 表面低温氮化
硬度：HRC68-70
转 子：42CrMoNiA 表面LGM处理
硬度：HRC58-60
成型精度：尺寸误差 0.1-0.2mm 粗 糙 度 Ra0.8-1.6μm
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
技术特点2：
增加有源滤波器消除谐波，改善波形，解决了变频器输出波形差，谐
0
50
100
150
200
250
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
5.选井条件
（1）下泵深度小于1000米； （2）含砂介质（2.5%）以下； （3）粘度2000-5000mPa.s； （4）不含硫化氢； （5）液量小于30吨/天； （6）液体温度小于120度 （7）套管内径大于121毫米。
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
三、初步选井情况及方案设计
1、油井基本情况
草13-平41井储层物性表
层位 沙二1 沙三1 砂层井段 1139.0-1166.4 1272.0-1416.0 砂层厚度 27.4 144 实射井段 1139.0-1143.0 1286.84-1396.18 实射厚度 4 109.34 备注 已卡封
C13-P41
技术 优势
技术 劣势
橡胶定子溶胀， 不耐高温
综合对比目前常用的几种采油方式，可以看出潜油全金属螺杆泵具有巨大的技术优势，
解决了目前普遍存在的偏磨、橡胶定子寿命短、检泵周期短、能耗高等急需解决的问题， 填补了国内潜油全金属螺杆泵采油技术的空白。
一、技术背景与简介
2、技术简介
螺杆泵主要分两类：一是地面驱动螺杆泵装置；二是电动潜油螺杆泵装置；它原油开采具有 独特的优势，表现在几个方面：
请领导专家批评指正！ 谢谢大家！
丝堵 1013 充填工具
PY445-150（高温）水平井桥塞 1160m
动液面190m，生产情况稳定。
筛管段：1286.84-1396.18
洗井阀 1400.9
三、初步选井情况及方案设计
液量稳定在25t/d左右
草13-平41井周期生产表
周期 措施内容 注汽量 压力 t Mpa 1006 19 / / 干度 生产时间 累液 % d t 63 928 14322 / 1939 52402 累油 t 675 1756 平均日油 t/d 0.7 0.9
该技术解决了潜油橡胶螺杆泵的不足： 橡胶螺杆泵橡胶定子容易溶胀和温胀，影响螺杆 泵使用寿命； 变频器输出波形差，谐波大，造成电机烧； 减速器寿命较短。
一、技术背景与简介
潜油金属螺杆泵与常规抽油机比，主要有以下几方面优势： 从投资看：与常规抽油机相比便宜。 从节能效果看：比常规抽油机节能在20%以上。 从使用效果看：取消抽油杆，彻底解决偏磨；容易处理腐蚀和结蜡；
全金属单螺杆泵试验曲线对比报告
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
下泵深度：500米，动液面200米时，全金属螺杆泵效率与转
速、粘度的关系如下。
0.8
0.7
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 金属螺杆泵效率与转速、 3000mpas粘度的关系曲线 金属螺杆泵效率与转速、 2000mpas粘度的关系曲线
三、初步选井情况及方案设计
2、方案设计
针对CQC13-P41油井，下泵深度600m，水力学计算如下：日液：25T 举升液
体高度按：300米 液体粘度：3700mPa.s，（2.5MPa，3700mPa.s，167rpm）仿真 结果泵效：0.65 （1）举升液体消耗功率：272W （2）液体与管壁沿程摩擦损失：257W （3）螺杆泵转速（25T）：167rpm （4）螺杆泵自身反扭矩：50牛米,167rpm时功率消耗：873W （5）水力学总功率：1402W （6）潜油电机频率、电压、工作电流：26HZ （7）总功率消耗：4KW左右 660V 8A
抽油机 技术成熟, 配套完善, 应用范围广 系统效率低 百米吨液能耗高 存在偏磨问题 螺杆泵 技术成熟， 结构简单， 系统效率高 百米吨液能耗低 管杆偏磨，杆断脱； 橡胶定子易溶胀
潜油 橡胶螺杆泵
无杆采油，避免偏磨； 百米吨液能耗低
潜油全金属螺杆泵 无杆采油，避免偏磨； 无定子溶胀； 克服橡胶定子耐温极限 百米吨液能耗低 稀油适应性偏差
克服传统橡胶定子耐温极限，充分发挥了在举升高热高粘度流体能力
上的优势；解决了普通橡胶泵在超高温条件下闪蒸、气锁、溶胀、温 胀的问题。
从寿命分析看：无偏磨、无谐波、无易损坏部件，且转速很低，免修
期较常规抽油机油井优势明显。即使将来上作业，也只是检泵，杆管 不用换，费用也低。
汇报内容
一、技术背景与简介
波大、烧电机问题。
目前主要通过变频器实现潜油螺杆泵降速运行，而通用变频器驱动螺杆泵电机时，谐 波大，导致电机过电压并且发热，尤其是变频调速产生的谐波经过1000-2000米电缆，放大 作用明显，导致电机过电压并且发热，严重影响装置寿命。
改进变频控制柜——加了一级有源滤波装置，电机波形完美，美国福禄克F43B谐波分
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
4.性能测试
采用设计螺杆泵特性试验平台，测试 全金属螺杆泵样机泵效、扬程特性曲线， 分析其性能特点。
试验介质：液压油、水 试验转速：100、120、150、180、200
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
试验运用不同含水的介质测试了泵效随扬程（出口压力）的变化关系。下图展示 了两种不同转速下的测试结果。曲线表明在含水低于50%的情况下，泵效可稳定在80% 以上，而在含水高于50%时，泵效随扬程下降很快，高速运转可适当提高泵效，因此初 期排水需要高速运转。
6.技术对比
潜油全金属螺杆泵与其他举升方式对比表
抽油机 螺杆泵 潜油橡胶 螺杆泵 潜油全金属螺杆泵
设备投入
检泵周期 吨液 百米耗电 系统效率
22-25万
650天 6-9千瓦 38% 技术成熟, 配套完善, 应用范围广 系统效率低 百米吨液能耗高 存在偏磨问题
18-20万元
650天 7-9千瓦 70% 技术成熟， 结构简单， 系统效率高 百米吨液能耗低 管杆偏磨，杆断脱； 橡胶定子易溶胀
二是改进潜油螺杆泵减速器
改进
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
2.技术参数
技术参数
（1）潜油电机： 功率：30KW； 电压：1340V
额定转速：2850rpm ；长度：5米 外径：107毫米 （2）减 速 器： 减速比：9:1 外径：98毫米
（3）金属螺杆泵：偏心距：5毫米； 定子导程：160毫米； 螺距：80毫米； 大径：70毫米； 外径：102毫米 （4）螺杆泵转速（25T）：167rpm 级数：30级； 小径：50毫米；
6 5 7 ５ ４ 3 2 1
8 9 10
在不同的压力条件下流量改变很小，而且流量非 常均匀； 无阀，对气的适应性好，不会产生“气锁”现象 （柱塞泵）和 “气蚀”现象（离心泵）； 对砂、蜡的适应性好，能够在高粘原油中以较高 的效率工作。
11
12 13 14 15 16
结构特点：运动件很少（只有转子一个运动件）、流
潜油金属螺杆泵技术介绍
2016年10月
汇报内容
一、技术背景与简介
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
三、初步选井情况及方案设计
一、技术背景与简介
1、技术背景
面对国际油价的持续低迷，寻求一种更节能、更经济、便于管理、使用寿命更长的 采油方式迫在眉睫，因此针对目采油举升系统中存在的系列问题，经过采油院大量的试 验台试验和在泵公司的试验井试验，形成了一套完善的解决方案-潜油全金属螺杆泵。 各种举升方式技术对比表
25万元
450天 4-6千瓦 70%
22-25万元
大于650天 4-6千瓦 60% 无杆采油，避免偏磨； 无定子溶胀； 克服橡胶定子耐温极限 百米吨液能耗低 稀油适应性偏差
技术 优势
无杆采油，无偏磨； 百米吨液能耗低
技术 劣势
橡胶定子溶胀， 不耐高温
汇报内容
一、技术背景与简介 二、潜油金属螺杆泵技术介绍 三、初步选井情况及方案设计
析结果，测不到谐波。日产量从1吨-25吨任意设定。
二、潜油金属螺杆泵技术介绍
技术特点3：
增加润滑系统，改进减速器结构，延长急速器寿命
一是增加润滑系统：润滑油循环装置包括三部分，地面油泵、带润滑油管道的潜油电
缆、井下接口，地面油泵加压定期更换减速器内润滑油，将旧油顶出去，新油替代旧油。
二、潜油金属螺杆泵技术介绍