螺杆泵直驱技术推广及应用

付亚丽

一、螺杆泵驱动器现状

截至目前，全油田共有螺杆泵井146口，常开井126口，在蒙古林、宝力格、哈南、锡林作业区应用，平均单井日产液20.93t，日产油1.85t。地面驱动设备有传统的机械传动和直驱式两种，目前在用直驱驱动装置99口井。

二、传统的机械传动驱动装置存在的缺陷及问题

1、设备老化严重，存在安全隐患

螺杆泵井从1992年开始在二连公司试验，在2000-2006年大规模推广，目前各作业区驱动器运行时间长，设备老化严重，故障率高。目前在用机械传动式螺杆泵驱动器基本都在2006年以前投用，并且没有扭矩释放装置，停机后杆柱反扭矩不能完全释放，在检泵作业、驱动器维修等操作过程中，存在较大安全风险。

2、常规驱动器能耗高

螺杆泵井传统驱动器采用常规三相异步电动机提供动力、皮带传动、减速器减速的组合驱动方式，由于电机效率低，又通过皮带传动、齿轮减速，降低了传动效率，增加了能耗。经统计，二连油田机械传动式螺杆泵平均单井日耗电量在151kW·h左右，而地面驱动设备就损耗掉近30-50%有效功率，损耗电量43.5～70 kW·h，能量损失较大。

3、影响上产提液

随着油田的不断开发，油田含水也在逐步上升，为保持稳产，单井提液需求也逐步上升，为此采取换大泵、上调生产参数、加深泵挂深度等措施，进一步增大了螺杆泵井的启动扭矩，早期配套螺杆泵驱动器无法满足持续增长的提液需求。

针对以上问题， 2010年以来分公司推广应用了直驱式螺杆泵驱动装置取得了较好效果，该设备在替代传统驱动器方面具有广阔的应用前景。

三、直驱式螺杆泵驱动器前期应用效果评价

1、螺杆泵直驱电机技术原理

与现用的传统驱动器相比，去掉了皮带和减速箱传动机构，由低速电机直接驱动同轴光杆旋转，因而效率高、能耗小。其主要由螺杆泵专用电机和系统控制器组成：

通过匹配的专用控制器实现平滑调速，在额定电压条件下，转速在额定转速范围内可任意调整。结构为立式，轴为空心式，便于泵杆穿出，电机底部设有止推轴承用于承载。

系统控制器：具有无级调速、反转扭矩自动释放、电参数存储、智能保护等功能。在作业时，反转扭矩的释放可避免起杆过程中的光杆反转现象，消除了安全隐患。

2、节能效果评价

现有直驱式螺杆泵驱动器99口（蒙古林92口、宝力格2口、哈南5口），节电效果显著，单井平均日耗电量由151kW·h/d下降到117kW·h/d，下降了34kW·h/d，节电率高达22.52%。

四、驱动器节能改造规划

1、改造计划

为提高效率，降低生产能耗，消除安全隐患，计划对机械传动式螺杆泵驱动器井进行改造升级，需对宝力格油田29口、蒙古林油田7口、锡林油田2口井新购直驱驱动器。

2、主要性能

螺杆泵地面驱动装置必须采用成熟的变频与电机配套技术，具有无级调速、反转扭矩自动释放、电参数存储、智能保护等功能，要求设备运行安全平稳节能。

⑴、螺杆泵在额定电压条件下，转速在额定转速范围内可任意调整;

⑵、正常停机时，以合理转速进行反向转动主动释放能量;非正常停机时，如停电、电流高保护等原因造成的停机断电亦应有相应扭矩释放应急功能，做到既能缓慢释放扭矩，又不至于抽油杆脱扣;

⑶、可在设定保护电流以下运行，超过保护电流后自动断电保护，避免因扭矩过大造成抽油杆断脱;

⑷、变频控制柜及直驱电机具有合理的防尘、保温设计，可经受二连地区恶劣气候（低温、沙尘）的考验;

⑸、驱动器应有散热功能，避免机体温度过高;

⑹、在二连油田常规应用的驱动器的基础上节电20%以上。

3、主要技术参数

⑴、电压V：380±15%

⑵、功率kW： 22-30

⑶、转数r/min： 0-250

⑷、扭矩Nm：600-1000

数字化改造：三张照片

4、投资测算

投资总测算386.66万元，包括采购费、小修施工安装费、电加热杆配件费以及数字化设备配套等。

⑴、共需安装螺杆泵直驱驱动器38口井，共需投资337.7万元。

⑵、小修施工费每口井0.32萬元，38口井合计12.16万元。

⑶、电加热杆配套的螺杆泵直驱包括电能转换器等配件每口井预计1.5万元，预计22口井，费用合计33万元。

⑷、数字化配套单井0.1万元，合计3.8万元。

五、预期效果分析

1、节能效果

按照日节电量34kw·h计算，38口井日可节电1292kw·h，年可节电量47.2×104kw·h。

2、经济效益分析

按照电费每度0.59元，年节电费用达27.85万元。

全面更换为直驱式螺杆泵驱动器后，消除了安全隐患，预计年可减少维护、维修费用27万元。

年创经济效益=节电费用+维护费用=27.85+27=54.85万元。

3、社会效益分析

⑴、该设备停机后具有扭矩自动释放功能，避免了停机杆柱扭矩不能充分释放，对杆柱和设备造成损害以及作业时，光杆反转存在安全隐患的问题。

⑵、直驱式螺杆泵驱动器有效解决目前能耗高、设备老化严重、噪声大等问题，降低员工的维修保养工作量。

⑶、有效解决目前部分螺杆泵井驱动器选型偏小，无法满足实施进攻性措施后的油井提液的需要，直驱式螺杆泵驱动器的推广可以有效解决这一问题，利于后期的上产提液工作。