电潜螺杆泵应用介绍

潜油低速电机驱动螺杆泵举升技术

２…０　１　３　缝８　～鞠　年月黼　中国化工贸易　Ｃｌｌｉｎａ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｒａｄｅ　墨艺　邈螽　

潜油低速电机驱动螺杆泵举升技术　

马珍福　许萍　李涛ｓ杭发琴　刘常福　

（１．胜利油田采油工艺研究院采油机械研究所。山东东营２５７０００　

２．胜利油田钻井工艺研究院欠平衡钻井研究所，山东东营２５７０００　３．海洋采油厂海四生产管理区，山东东营２５７０００）　

摘要：随着我国石油工业的发展，采用斜井、水平井开发高舍砂井、稠油井的数量逐渐增多，由于井斜、出砂等因素造成了抽油机井、电潜　泵油井生产周期短。因此，开展潜油低速电机驱动螺杆泵举升技术的研究。该技术结合了螺杆泵和电潜泵的优点，采用井下永磁同步低速电机直接驱动　

螺杆泵，实现对斜井、稠油含砂井的高效长寿举升。用无抽油杆举升方式能彻底解决抽油杆脱扣、管杆偏磨等问题，并减少了抽油杆传递功率损耗，实　现了螺杆泵在水平井段、大斜井段的举升，扩展了该技术应用的范围，最终达到节能降耗、延长油井免修期的目的，具有较好应用前景。　

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。　

一、技术分析　潜油低速电机驱动螺杆泵结合了螺杆泵和电潜泵的优点，井下泵　

采用螺杆泵，发挥其对稠油、含砂井、含气井适应性强的优点；同时　吸取电潜泵的长处，将螺杆泵的地面驱动变成潜油电机在井下直接驱　动，去掉了抽油杆及井下减速机构，使其可用于定向井和斜井，由于　是无杆采油系统，因此能彻底解决因抽油杆螺纹和接箍原因所造成的　脱扣、断杆及偏磨等问题，同时也减少了抽油杆、减速器传递的功率　

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　

直线潜油电泵举升工艺技术及应用

第３８卷第３期　２Ｏ１　０年５月　石　油　钻　探　技　术　ＰＥＴＲ（）Ｉ　ＥＵＭ　Ｉ］ＲＩＩ　Ｉ　１ＮＧ　ＦＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　Ｖ（）１．３８　Ｎ（）．３　ＭａＶ　２０１　０　

油藏与开采　

直线潜油电泵举升工艺技术及应用　

王顺华　。　赵洪涛　尚庆军　周先军。　

（１．油气资源与探测国家重点实验室（中国石油大学（北京）），北京昌平　１０２２４９；２．胜利石油管理局石油开发中心，山东东营　

２５７０００；３．中国石油大学（华东）机电１二程学院，山东东营２５７０６１）　

摘要：国内外主要的机械采油方式（达８Ｏ　以上）是有杆抽油系统，且以游梁式居多，随着油田开发进入中后　

期，在深井举升系统中，抽油杆的偏磨、断脱等事故明显增加，能耗大、效率低的矛盾日益突出。介绍了一种高效、　

节能的举升技术——直线潜油电泵举升技术，这是一种无杆采油技术，实现了直接传动，具有能耗低、泵效高，以及　

较强的防卡、防气能力，且自动化程度高的特点。详细介绍了该技术的主要性能参数和特点，并与电潜离心泵、电　

潜螺杆泵等配套举升技术的主要技术指标和适应性进行了对比，分析了其适用条件。该技术在胜利油田垦东１２　

区块进行了规模化试验，结果表明，相同条件下泵效提高２０　以上，单井耗电量下降幅度达４Ｏ　，取得了明显的节　

能效果。　关键词：电动潜油泵；无杆抽油泵抽油；举升技术；胜利油田　

中图分类号：ＴＥ３５５．５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—０８９０（２０１０）０３～００９５—０３　

目前，世界各国的油田８Ｏ　以上都采用有杆抽　

油系统，且以游梁式居多，该举升方式将电能转换为　

旋转运动，减速后再经四连杆机构转换为柱塞泵的　

直线往复运动ｌ１～。该举升方式由于能量转换损失、　

冲程损失、运动转换损失相互叠加，系统效率低；而　

且在油井产出液含水不断上升的条件下，杆、管的偏　

磨不仅造成能量的损失，而且杆、管损坏会造成抽油　

系统的瘫痪。为此，提出了直线潜油电泵举升工艺　

螺杆泵举升在鲁克沁油田的应用

２０１０年第１Ｏ期　内蒙古石油化工　４５　

螺杆泵举升在鲁克沁油田的应用　

徐建忠　

（吐哈油田公司鲁克沁采油厂，新疆鄯善８３８２０２）　

摘　要：本文针对鲁克沁油田超深稠油油藏特点，在系统认真分析前期井筒举升工艺的基础上，采　

用螺杆泵配套环空掺稀油降粘井筒举升工艺，首次成功应用螺杆泵将稠油举升到地面，达到了增大油井　生产压差、提高产量的目的，同时在研究和实践中，初步形成了稠油冷采螺杆泵深抽配套工艺技术，该技　

术为鲁克沁超深稠油油田螺杆泵开采奠定了技术基础，具有广阔的推广应用前景。　

关键词：螺杆泵；环空掺稀油；降粘；深抽；超深稠油　中图分类号：ＴＥ３４５　文献标识码：Ａ　文章编号：１ＯＯ６—７９８１（２０１０）１０一Ｏ０４５一Ｏ２　

１　鲁克沁油田油藏特征及井筒举升工艺现状　

１．１　油藏特征　鲁克沁油田油藏埋深２３００－－￣３４００ｍ；地层压力　

系数１．Ｏ２～１．０５ＭＰａ／１００ｍ，地层温度６４～９７℃，地　

温梯度２．４℃／１００ｍ左右。储层平均孑Ｌ隙度３０．４～　

１８．９　，平均渗透率６９４　１１９Ｘ　１０　ｍ。。储层胶结　

程度较弱，以泥质胶结为主，为强水敏储层，储层处　

于出砂边缘。油田原油属普通Ｂ级稠油，５０￣Ｃ时，地　面脱气脱水原油粘度为５９７２．－－￣２５５７０ｍＰａ．ｓ，地层条　

件下原油粘度为５２６～１５４ｍＰａ．Ｓ，原油密度０．９５～　

０．９７ｇ／ｃｍ。，凝固点１９～３５℃。当温度低于６Ｏ℃后，　随温度降低，原油粘度迅速增加。　

１．２举升工艺现状　鲁克沁油藏特点与原油性质造成稠油在地层和　

井筒中均不易流动，这给稠油人工举升带来了很大　

难度，主要表现在：①稠油与油管及抽油杆之间摩阻　

大，造成抽油杆上行载荷过大，下行易发生杆柱漂浮　

现象；②油藏储层胶结疏松，处于出砂边缘，加之稠　

油的携带能力较强，易造成地层出砂；⑧由于油井较　

深，举升管柱结构相对复杂，对各类工具及管、杆柱　

串要求较高。　为将稠油举升到地面，先后进行了空心环流泵　

井下直驱螺杆泵无杆举升技术

摘要：中国石油勘探开发研究院依托中国石油天然气集团公司重大科技项目，结合油井实际生产需求，经过近10年的摸索和试验，联合攻关开发了潜油永磁同步低速电机，技术思路是采用“潜油永磁同步低速电机+保护器+柔性轴+螺杆泵”结构。目前这项技术适用油井排量范围是5～50m3/d，满足大部分中国石油油井举升需求。

关键词：无杆举升；井下直驱螺杆泵；井下电机

1引言

中国石油天然气集团公司油井超过20万口，由于地层能量偏低，人工举升油井占到总井数的95%以上。人工举升主要有抽油机、螺杆泵、电潜泵、水力泵和气举等技术和装备，其中有杆泵（抽油机和地面驱动螺杆泵）数量达到了92%。有杆泵采油是通过抽油杆将动力传到井下，带动井下泵运动将原油举升到地面。有杆泵采油面临3个方面的生产难题：一是效率低、能耗高，有杆泵采油设备平均系统效率只有24%，每年消耗的电能约占油田总耗电的一半以上；二是大斜度井、聚驱井、高含水井增多，杆管偏磨问题越来越严重，导致检泵周期短，吉林、长庆油田部分油井由于杆管磨损检泵周期只有300 d左右，远低于抽油机井平均检泵周期800d。随着斜井、定向井及水平井数量不断增加，井眼轨迹更加复杂，有杆泵采油杆管磨损现象会更加严重；三是有杆泵采油井口采用光杆盘根动密封，更换不及时会导致原油泄漏，造成安全环保事故。

针对有杆泵采油存在的问题，国内外一直在致力于发展无杆举升技术，目前比较成熟的是电潜离心泵。该技术主要适用于日产液50 m3以上的油井，由于中国石油油井产量普遍偏低，限制了其广泛应用，电潜泵井只有2 000余口。电潜螺杆泵是近年发展起来的无杆采油技术之一，与潜油电泵相比，在稠油井、出砂井中有更好的应用效果。国内外进行了大量的研究，美国的Centrilift Amoco和加拿大的KUDU等公司从20世纪90年代开始进行电潜螺杆泵产品的研究，传统的思路是采用“潜油电机+井下减速器+保护器+螺杆泵”结构方案，该方案中电机转速1450 r/min，通过行星减速器将输出转速降到150 r/min左右，减速比为9∶1。受到套管内径限制，减速器外径要求在102 mm以内，较大的减速比和尺寸的限制导致关键部件尺寸过小，机械强度和可靠性不足，多口井试验减速器出现故障。

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3

1. 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： A

A CNN-BiGRU liquid production prediction method for electric submersible

progressive cavity pumps

JIA Junjie1, LIU Chunhai1, GUAN Tong1, WANG Jinxiu1, LIU Jundong2, LIU Jinliang1, HAO Dayong3

潜油电泵介绍

1 第一章潜油电泵介绍

第一节概述

随着我国石油工业的发展和油田采油开发的需要，为了提高油田采油速度和最终采收率，应用机械采油方法是整个油田开发过程的一个十分重要的步骤。

潜油电泵作为一种比较常用的机械采油设备，由于它自身的特点，近十几年来在国内外得到了十分广泛的应用。尤其是它特别适用于海上平台采油。选用潜油电泵大排量强采是油田长期稳定生产的重要手段。

一、潜油电泵发展概况

· 1923 年白俄罗斯人 AS 奥托纳夫在世界上首先提出潜泣电泵的新概念，并在洛杉机制造出美国第一台潜油电泵。

· 1930 年奥托纳夫在美国创建了雷达公司。

·50~70年代美国相继出现了三家主要生产潜油电泵的制造旖。它（20世纪）们是森垂列夫特公司、 ODI 公司、科贝公司。

· 1940 年苏联国家石油机械设计院深水电机局石油工业组研制了苏联第一台潜油电泵。开始广泛应用于油由。

· 1953 年中国石油部曾在玉们油田对潜油电泵进行研究和试验。

· 1970 年天津市电机总厂与大庆油田联合，成功地开发塞中国鑫行设计和制造的第一台潜抽电泵并于 1 978 年开始正式投产。天津市电机总厂正式获国家批准，引进美雷达公司的潜油电泵制造技术，极大地促进了中国电 2 潜泵制造技术和生产的发展。

· 1989 年随着国内石油工业和采油技术的不断发展以及引进技术在国内的扩散，相继出现了大庆、胜利、虎溪等一批电泵制造厂，形成了中国的潜油电泵制造行业。

· 2004 年渤海工程装备电泵分公司为适应渤海

二、潜油电泵的应用及水平

近十年来，随着潜油电泵在世界范围使用的数量不断增加，国内外油田在电泵采油工艺技术方面做了大量工作，因此在潜油电泵广泛应用的同时，其应用水平也在不断提高，并积累了大量丰富的经验。据统计目前先进的国外油田在一些主要电泵的应用指标已达到：

电泵系统效率 42 %

适用最高井温 180 ℃

胜利海洋平台几种机械采油装置的优缺点分析

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｑｕｉｐｍｅｍｔ　

胜利海洋平台几种机械采油装置的优缺点分析　

王镜涛　

（中国石化胜利油田海洋采油厂，山东东营２５７２３７）　

【摘要】介绍了海洋平台应用的几种机械采油装置的结构原　

理和性能，总结了潜油电泵及地面驱动和潜油电机驱动两类螺杆泵　

装置应用以来的发展情况、优缺点。　

【关键词】电泵；螺杆泵；原理；发展；优缺点　

前言　

胜利海上埕岛油田于１９９６年５月投产的ＣＢ２２Ａ井组６口井，全　

部采用占地面积小、运行成本低廉的螺杆泵，形成与自喷井、电动　

潜油离心泵三足鼎立的局面。随着地层能量衰减，泵挂浅的螺杆泵　逐渐沦为配角地位，被泵挂深、排量大的电动潜油离心泵所替代…，　

如在２００２年投产的ＣＢ１Ｄ井组６口井，全部选择了潜油电泵。随着　

稠油、薄油层、小储量等油层的开发，以及螺杆泵和电动潜油离心　

泵技术的发展，新研发了电动潜油螺杆泵，适用范围的重合面越来　

越大，海洋采油方式的选择有了很大的灵活性。　

１电动潜油离心泵　

１．１电动潜油离心泵采油装置的结构及原理　

电动潜油离心泵简称潜油电泵　，是将潜油电机、保护器、油气　

分离器、多级离心泵同电缆及油管一同下入井内，电缆将电能输送　

给潜油电机，带动多级离心泵，把井液举升到地面。　

１．２电动潜油离心泵采油装置的优缺点　

电动潜油离心泵与其它采油方式比具有以下优缺点：　

１．２．１优点　

（１）排量大（３０　１６００ｍ３／ｄ），适于中高含水期的提液需要；（２）　

改进后的耐砂宽流道电泵适于含砂流体输送　；（３）操作简单、管　

理方便：（４）部分功率转变为热能，使井筒原油升温，降低了流动　阻力，能够适应常规稠油油田开采。　

１．２．２缺点　

（１）井下电缆接地故障率较高；（２）电机需要降温，因而对地　

层供液要求高；（３）海上电泵管柱带有井下电缆、液控管线、毛细　

测压钢管，作业周期长，且容易损坏；（４）井下机组结构复杂，造　

成作业和运行电力成本较高。　

１．３电动潜油离心泵采油装置的应用及发展情况　

潜油螺杆泵转子转速机电调控实施

潜油螺杆泵转子转速机电调控的实施

摘要：潜油螺杆泵采油技术发展的关键是能设计一种使潜油电机转速与螺杆泵的转速相匹配的减速增矩装置。较为可靠的方法是使用减速器来联接潜油电机和螺杆泵。

关键词：潜油螺杆泵机电调控

由于井下工作空间小，要求减速器传递的功率和传动比大，因此合理选择减速器传的类型以满足潜油螺杆泵工作需求是对提高螺杆泵采油系统的性能起着重要的作用。电动机转速通过减速器的调整属于速度的刚性调整。

一、潜油螺杆泵转子转速机电调控刚性调整策略

在井下管套直径小（<140nun）的情况下，采用普通齿轮外啮合分级传动实现减速器的结构是不能够做到的。现拟两套实现减速的选择方案：一是采用定轴传动装置，二是采用行星齿轮传动。

从机械传动的角度来看，一般定轴轮系！ngw型行星轮系都可以实现轴向减速传动。

（1）一般定轴轮系齿轮传动

一般定轴轮系齿轮传动减速器受径向尺寸限制，减速器很难经过单级传动减速达到预定的减速比，外齿轮1接输入轴，内齿轮4作为输出端。经两级减速能够达到螺杆泵所需求的速度。但是定轴轮系传动结构每一级的传动比应达到3左右，由于内齿轮的齿数不能超过50，显然要传递20kw的功率并且速度在1440，只有17齿的小模数齿轮3是做不到的，这就不能满足井下的工作条件。如果采用三级传动将引起轴向尺寸的膨胀，其传动效率无法提高，并且多级传动必然会引起系统稳定性及制造精度的降低。

（2）行星齿轮传动减速器

行星齿轮减速器的研究和应用有着多年的历史。这主要是因为行星传动有很多的优点，比如它有功率分流！结构紧凑！传动功率大承载能力高等特点，使得人们在设计小尺寸大功率的传动时，都要考虑是否能用行星传动来实现。行星齿轮传动减速器是通过行星传动轮系的工作原理来实现减速的。行星传动用几个完全相同的行星齿轮匀均地分布在中心轮的周围来共同分担载荷，因而每个行星轮所承受的载荷较小，相应齿轮的模数就可以较小；又充分利用内啮合承载能力高和内齿轮的空间容积，减小了径向！轴向尺寸，使得结构紧凑而又承载能力高。各中心轮构成共轴线式传动。输入轴与输出轴共轴线的传动方式使这种传动装置长度方向上的尺寸大大缩小；采用了对称的分流传动结构，使作用于中心轮转臂轴承中的反作用力相互平衡。同时也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抗冲击和振动的能力较强，工作可靠。

潜油电泵基础知识

1. 内容描述................................................2

1.1 潜油电泵概述.........................................3

1.2 潜油电泵的应用领域...................................4

2. 潜油电泵的主要组成部分..................................5

2.1 电机部分.............................................6

2.1.1 电机类型.........................................7

2.1.2 电机结构.........................................8

2.2 泵体部分.............................................9

2.2.1 泵体材质........................................11

2.2.2 泵体结构........................................12

2.3 管线系统............................................13

2.3.1 管线材质........................................15

2.3.2 管线连接方式....................................15 3. 潜油电泵的工作原理.....................................16

3.1 电动驱动............................................17

浅海油田电潜泵应用技术初探

２００７年第３５卷第９期　石　油机械　ＣＨＩＮＡ　ＰＥＴＲ０Ｉ　ＵＭ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　●技术讨论　

浅海油田电潜泵应用技术初探　

许凤雪　（山东海盛海洋工程集团有限公司）　摘要　针对胜利浅海油田电潜泵应用过程中存在的技术故障问题和优化配套问题进行了分析，　提出了解决措施。进一步分析表明，实施电潜泵的综合治理，对电潜泵井优化配套是一个不可缺　少的重要环节，电潜泵井优化设计是确保电潜泵井高效生产，机组处于最佳运行状态的重要前提。　借鉴陆上油田治理电潜泵井的先进经验，充分利用其配套优化技术，针对浅海油田特殊井况，采　取不同的措施，如采用气一液处理器、电潜螺杆泵、测温测压装置等新技术，对于提高电潜泵系统　效率，延长检泵周期有着非常积极的意义。　

关键词　浅海油田　电潜泵　技术故障　优化配套　防砂电潜泵　电潜螺杆泵　

引　言　

目前，胜利油田主要采用有杆泵抽油机、电潜　泵和地面螺杆泵３种采油设备抽汲原油。随着油田　开发进入高含水期，电潜泵采油工艺以其优越的强　采能力和排量大的特点在高含水期油田得到广泛应　用，在油田增产方面发挥了巨大作用。　近年来，由于我国各油田的工作重心由“产　量型”向“经营型”转变，如何降低成本、节能　降耗并创造更多的效益已成为决策者们信奉的一种　理念。对于采用电潜泵较多的采油厂，电潜泵被认　为是“耗电大户”，“电潜泵效率低、耗电大、成　本高”等观念一时束缚着人们的手脚。　具体而言，电潜泵井耗电量高，归根到底还是　整个系统效率问题。如何提高电潜泵采油系统效　率，降低电潜泵采油井耗电量，使电潜泵在最佳经　济区运行，已成为当前降低电潜泵采油成本的一条　重要途径。　针对目前这种状况，胜利石油管理局开发管理　部组织技术检测中心并会同有关部门，于２００６年　５月对电潜泵和胶带机２种采油设备，首次进行电　耗摸底测试。２００６年８月又划出东辛、现河和胜　采３个示范区块开展测试工作，后油田分公司又陆　续成立了低效电潜泵治理专家组，并确立东辛电潜　泵井示范区块首先开始治理，并取得了积极效果。　笔者的研究旨在通过对浅海油田电潜泵应用研　究分析，借鉴陆上油田治理电潜泵井的先进经验，　充分利用电潜泵配套优化技术，采取各种新技术，　使电潜泵在浅海油田取得更好的应用效果　浅海油田的地质特点　