电动潜油往复抽油泵专利技术发展

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技 术 经 济 与 管 理

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。

图1 电动潜油往复泵系统示意图

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，克服了冲程损失；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

电动潜油往复抽油泵专利技术发展

辛明缘

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215000）

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

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技 术 经 济 与 管 理

０　前言

多余物是指产品在生产过程中，因机械加工、装配等工作遗留在组合件、部件和整机产品（包括附件、成件）中的一切与产品设计图样、技术条件规定无关的物品。对于航空航天产品，多余物往往是造成质量事故的重大隐患，尤其是发动机中的多余物，影响会更大，会直接影响到飞机的飞行安全。

１　多余物对发动机的危害

事实证明，多余物对发动机造成的危害是相当严重的。在其任何部位的多余物都可能造成严重的事故。象操纵系统中的多余物，可能会使操纵系统卡死或动作不到位；管路中的多余物，会造成管路堵塞，气、液供应中断，严重时，将导致系统压力过大引起管路或成附件爆破；滑油系统的多余物则不但会堵塞管路，使管路不能正常供油，而且多余物往往造成发动机

附件严重磨损，甚至造成抱轴、烧坏发动机等重大故障。

多余物给企业生产造成损失的实际案例很多：在某发动机涡轮转子装配时，发现装配和锁紧涡轮转子的专用工具掉了一个齿。为了查找掉齿不得不将检验试车合格和已总装完成的发动机重新分解查找，但掉齿仍没有找到。而已分解的发动机只好又重新装配和试车，耽误生产任务的完成并造成很大的经济损失。某年，一架飞机所装右发发动机，在飞行中滑油压力警告灯亮，现场检查该发动机滑油系统，发现在滑油增压泵导管弯头内装配时掉进一个Ф20 mm 的环形垫片。飞行中垫片随滑油进入滑油增压泵内，造成滑油增压泵齿轮碎裂，而使滑油增压泵失效。某年，某发动机检验试车时发现空气压力小，经两次局部分解仍然不能排除故障，只好进行大分解。大分解时在后机匣导管接头的弯曲部位有一个M8的螺钉，这个螺钉局部堵塞了导管的横截面，导致无论怎样调整压力都不上去，取出螺钉故障排除。

浅谈发动机多余物控制

李 新1 曹阳华2

（1.中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁 沈阳 110043；

2.沈阳航空航天大学经济与管理学院，辽宁 沈阳 110136）

摘 要：发动机中的多余物危害巨大，会直接影响飞机的飞行安全，有的会造成机毁人亡的事故。该文结合实际案例讲述了多余物对发动机的巨大危害以及发动机在装配过程中多余物产生的7种可能途径，然后结合现场实际情况从规章制度制定、过程检验、工具管理、小零件管理和文明生产等多方面，对如何防制进行了阐述。关键词：发动机；多余物；装配；控制中图分类号：V23 文献标志码：A

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.