往復式潛油電泵 開創(chuàng)智能化無桿采油新時代

    [加入收藏][字號: ] [時間:2021-05-26  來源:石油與裝備雜志  關(guān)注度:0]
    摘要: 浙江紹興,一座擁有2500多年歷史的文化名城,一種顛覆石油開采工藝的創(chuàng)新設(shè)備在這里誕生。 我們潛心研發(fā)的往復式潛油電泵,實現(xiàn)了管式柱塞泵無桿采油新工藝,屬世界首創(chuàng)。在邁為電機驅(qū)動科技(紹興)有限公司實驗基地,81歲的電機...

    浙江紹興,一座擁有2500多年歷史的文化名城,一種顛覆石油開采工藝的創(chuàng)新設(shè)備在這里誕生。
     

    “我們潛心研發(fā)的往復式潛油電泵,實現(xiàn)了管式柱塞泵無桿采油新工藝,屬世界首創(chuàng)。”在邁為電機驅(qū)動科技(紹興)有限公司實驗基地,81歲的電機專家蔣世杰自信地說,“毫無疑問,它將取代游梁式抽油機—“磕頭機”。
     

    三代產(chǎn)品,不斷革新
     

    國之強盛,必工重器。
     

    中國作為能源消耗大國,石油的開采和儲備具有戰(zhàn)略意義。然而,長期以來,我國的石油開采技術(shù)遠遠跟不上發(fā)展的需求。
     

    體現(xiàn)在開采工具上,在我國廣泛使用的“磕頭機”,存在能耗大、停機調(diào)參、不適合低產(chǎn)井等缺陷。隨著油井環(huán)境的變化,“磕頭機”還容易發(fā)生“桿管偏磨”,導致設(shè)備使用周期短、維修成本高。2002年,大慶油田率先提出了“研制管式柱塞泵,實現(xiàn)無桿采油”的設(shè)想。
     

    彼時,在國營沈陽直流電機廠任總工程師的蔣世杰也關(guān)注到這個命題。當年12月起,他與大慶油田合作,開始研究潛油直線電機與柱塞泵配套的往復式潛油電泵。
     

    往復式潛油電泵,顧名思義,就是要讓電泵做往復運動,把原油從油井下“推”上來,由此在開采中剔除“采油桿”。要實現(xiàn)這一“動作”,首先要把電機的旋轉(zhuǎn)運動改為直線運動。理論上,這是行得通的。但現(xiàn)實中,世界上還沒有一臺應(yīng)用在油井下的直線電機。
     

    蔣世杰一頭扎進沈陽某石油機械廠,潛心研究了兩年多,終于在2004年成功研制出全球首臺“數(shù)控往復式潛油電泵”,并在大慶油田試用。這就是往復式潛油電泵的第一代產(chǎn)品。
     

    但是,第一代產(chǎn)品試用后,出現(xiàn)了很多問題,如泥沙進入電機氣隙內(nèi)卡死動子、永磁磁極被石油腐蝕退磁、直線電機換向啟動振動等故障,影響了使用和推廣。于是,蔣世杰又開始了第二代產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)。
     

    2008年,蔣世杰脫離沈陽某石油機械廠,帶領(lǐng)自己的團隊繼續(xù)深入研究。經(jīng)過幾年的探索,重新設(shè)計了第二代產(chǎn)品“井下直線電機抽油泵”,實現(xiàn)直線電機與管式柱塞泵的一體化,獲得國家發(fā)明專利。
     

    然而,第二代產(chǎn)品使用中也出現(xiàn)了一些癥狀,讓蔣世杰十分苦惱。2017年,邁為電機驅(qū)動科技(紹興)有限公司董事長在一次偶然的機會與蔣世杰相遇。他從小對電機興趣濃厚,于是真誠地邀請蔣世杰來江南潛心攻關(guān)。同年,公司還有幸邀請到國內(nèi)自動化控制領(lǐng)域的權(quán)威專家——清華大學自動化系電力電子與運動控制室主任李旭春。李旭春教授的主要研究方向為電機的變頻控制、智能化功率電源等,其參加的課題曾獲國家科技進步獎。
     

    當革命性的直線電機與智能化的變頻控制技術(shù)相結(jié)合,就像新能源汽車插上了智能化的翅膀。
     

    2018年,由邁為科技研發(fā)的首臺往復式潛油電泵成套設(shè)備下線,該機組由地上的變頻控制柜與地下的抽油泵和直線電機組成,研發(fā)過程中獲得5項發(fā)明專利。“它占地面積小,在地上只有井口和控制柜。通過控制柜,可以遠程調(diào)節(jié)產(chǎn)量和揚程,無需停產(chǎn)調(diào)參。使用過程中無噪聲、無污染、無氣鎖,防沙卡,降電耗,具有非常優(yōu)秀的性能,適合江、河、湖、海等復雜環(huán)境下的采油。”李旭春教授說,第三代產(chǎn)品,真正徹底實現(xiàn)了“無桿化采油、智能化控制”。
     

    井下應(yīng)用,狀態(tài)良好
     

    江南水鄉(xiāng)紹興,小橋流水人家,煙雨中如一幅潑墨山水畫。
     

    這片富饒的土地上,并沒有石油出產(chǎn),為何邁為科技把石油開采設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)基地放在這里?在邁為科技的生產(chǎn)車間,負責生產(chǎn)的副總經(jīng)理馬云駿解開了謎底。這位曾在廣東佛山科龍電器總部擔任過重要職務(wù)的新紹興人說,長三角一帶,有精密機械的成熟配套體系,而且,這里有優(yōu)良的營商環(huán)境和成熟的技術(shù)工人。“正是因為這些因素,加速了我們第三代產(chǎn)品的研發(fā)、應(yīng)用。”
     

    邁為科技所在的袍江經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),是國家級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。這里綠樹成蔭,工人們專心致志地忙碌著。在廠房外,邁為科技特辟了一塊試驗場。試驗場里設(shè)了一口井,用于調(diào)試和演示他們研制的往復式潛油電泵成套的試驗設(shè)備。隨著電機的啟動,井口噴出漂亮的水柱。
     

    這口試驗井里模擬噴出的是水,可在千里之外的山東東營,邁為科技生產(chǎn)的設(shè)備已在油井下(最長)運行了900多天。“我們油田使用了不少往復式潛油電泵,整個采油過程節(jié)能環(huán)保,地面不會產(chǎn)生污物,生產(chǎn)過程中也不會產(chǎn)生噪聲,以后將在更大范圍推廣使用。”勝利油田勝利采油廠管理六區(qū)注采603站站長田建軍說。下個月,公司又會有三套設(shè)備在多年的報廢井下井作業(yè),讓它恢復采油。
     

    截至目前,邁為科技已有20多套往復式潛油電泵成套裝備在山東、寧夏、新疆、內(nèi)蒙等地的油田運行試用,各項性能指標良好。“經(jīng)過近兩年的試驗調(diào)整,各項數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定,接下來準備全面鋪向市場。”邁為科技副總經(jīng)理馬云駿說。
     

    來自勝利石油的最新檢測報告顯示,往復式潛油電泵成套設(shè)備在山東東營的油井下最長的已連續(xù)運行900多日,“機組運行狀態(tài)良好,解決了城區(qū)使用抽油機生產(chǎn)噪聲大、桿管偏磨、危險性高和擾民等缺點”,“具有占地面積小、無環(huán)境污染點、調(diào)參范圍廣、工人勞動強度小等優(yōu)點,其適應(yīng)性強、性能安全穩(wěn)定,具有推廣價值”。
     

    市場規(guī)模,前景無限
     

    “我們這套設(shè)備,擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán),屬于世界首創(chuàng)。”李旭春教授自豪地說,經(jīng)過近兩年的試用,報告顯示,與傳統(tǒng)磕頭機相比,采油效率提升兩倍,單井每年可節(jié)約電費約2.36萬元。如今,該設(shè)備已在山東、寧夏、內(nèi)蒙古等地的采油廠推廣使用。
     

    “這兩年的應(yīng)用證明,該產(chǎn)品各項技術(shù)指標均優(yōu)于原采油設(shè)備性能,完全可以取代傳統(tǒng)的采油機械。”邁為科技銷售副總經(jīng)理趙午說,“此外,該機組在報廢井、低產(chǎn)井和斜井等復雜環(huán)境下具有開采優(yōu)勢,光從國內(nèi)適合本公司產(chǎn)品的油井來測算,市場規(guī)模在五百億元以上,初估在國外市場也在上千億美元以上,市場前景廣闊。”
     

    目前,邁為科技正準備參加6月上旬在北京舉行的第二十一屆中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會,這是國內(nèi)最大規(guī)模、具有國際影響力的石油石化專業(yè)展會。同時,公司正在和國內(nèi)相關(guān)部門合作與俄羅斯、哈薩克斯坦等國家的油氣公司洽談,有望在今年實現(xiàn)產(chǎn)品出口。
     

    作者:栗愛平



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