数控往复式潜油电泵采油技术在牛74块的应用顾树人（中国石油辽河油田公司茨榆坨采油厂，辽宁辽中110206）潜油电泵的工作原理、结构及技术特点。现场应用结果表明，与普通抽油机相比，应用了数控往复式潜油电泵采油技术后，系统效率由9.2.提高到了37，曰节电332kW.h；当泵挂深度在2500m以上时，井内的高温，高压和高矿化度的液体对动子腐蚀非常严重，采取了钢片整体包裹和更换耐高温的三钴磁性材料等措施进行解决。

　　1前言牛74块油井受地面条件限制，井口距油层靶心位置的水平位移较大，平均油层中深3100m，拐点1000m，平均井底位移500m（大位移达926m），斜度为15°~22°，平均泵桂深度2500m，90油井以上存在杆管偏磨、井卡问题，造成修井周期短。

　　口油井，平均免修期167d，免修期小于100d的有9口井，占42.8.统计27口油井从投产到2006年12月之前不到2年时间内，共作业68井次，其中因偏磨作业25井次，占总作业井次的367.为延长抽油杆使用寿命，先后实施抽油杆防偏磨优化设计、复合型机杆泵保护装置、双向保护接箍及防磨副等防偏磨措施，但效果都不理想。

　　区块属于低孔低渗油田，油层埋藏深，液面较低，统计全区34口油井，动液面大于2000m的油井25口，占油井总数的74，其中泵深大于（或等于）口，占油井总数的68.由于地层供液能力差、泵桂较深，冲程损失严重，导致该区块泵效较低，统计34口油井平均泵效为30.受泵桂深度和油井偏磨的影响，抽油机负荷大。目前全区共有油井36口，其中10型机14口，12型机20口，其中牛602井泵桂达到3000m，使用14型抽油机，所以该区块油井普遍耗电量较高，平均单井曰耗电400kW.li左右。受偏磨和冲程损失的影响，区块油井系统效率较低，平均为12.为了解决该区块油井偏磨、泵效低和耗能大的问题，应用了数控往复式潜油电泵采油技术。该技术不需要下入抽油杆，可彻底解决油井生产过程中的杆管偏磨问题，泵深高可达到3000m，能够满足低液量井的生产要求，并且泵效高，耗电量小。

　　2数控往复式潜油电泵工作原理和结构数控往复式潜油电泵由直线电动机、抽油泵和地面控制系统三部分组成，撤除了地面上的抽油机和抽油杆，用直线电动机作动力，将机电结为一体，直接置于油井中。地面电源通过智能控制系统将交流电经变频后，用电缆输送给井下直线电动机，使动子在电磁感应作用下进行往复运动，推动抽油泵柱塞做往复运动，以此将井内液体不断地举升到地面。由于没有减速和换向机构，采用间歇供电，降低了能耗。

　　直线电机直线电机的动子选用稀土永磁材料，走子由铁芯、线圈绕制而成。动子在走子产生的磁场内做直线运动。由于动子为外部全封闭、内部充油的结构形式，能承受30MPa、历时24h的水力试验，不渗漏，不产生局部变形；能承受耐2500V的电压试验而不发生击穿，因此具有良好的安全性。

　　抽油泵在常规柱塞抽油泵结构基础上，将固走凡尔由：顾树人，工程师，1984年毕业于承德石油学校油田应用化学专业，目前主要从事采油工艺研究工作。

　　泵的下端移到上端，直线电机位于抽油泵的下部，直线电机动子通过推杆与抽油泵的柱塞连接在一起。上冲程时，直线电机动子通过推杆推动抽油泵柱塞向上运动，柱塞上的游动阀关闭，泵腔内的液体压力上升，当压力大于油管静液柱压力时，泵上部的固走阀打开，使泵腔内的液体进入油管。下冲程时，抽油泵柱塞在直线电机作用下向下运动，泵腔内的压力下降，柱塞上的游动阀打开，井内液体进入泵腔。如此往复循坏，即可将井内液体举升到地面。

　　2.3智能控制系统控制系统主要功能是给直线电机提供驱动电源、运行参数设走、运行状态检测与指示、运行过程控制和为系统提供安全保护等。主要参数如下：动子和柱塞的移动速度，可在运行中用拨码开关在线调节，共10级，单位为cm/s.动子和柱塞冲次，可在运行中用拨码开关在线调节，共8级，单位为次/min.动子和柱塞冲程数值可用数码管直接显示在控制器面板上，单位为cm.在运行中如果发生负载短路、动子推力不足、动子、和柱塞阻塞、井口结冰或油管结蜡、控制箱内温度过高及电网停电等故障时，系统会自动停止运行，并由“报警指示”灯用不同闪烁信号指示。

　　3技术特点由于不下抽油杆，故彻底解决杆、管偏磨和由偏磨引起的抽油杆断、脱和油管漏等问题，延长了油井检泵周期，节省了作业费用和更换抽油杆和油管的费用。

　　与普通的游梁抽油机相比，往复式潜油电泵没有减速和换向机构，采用间歇供电，节电效果显著。

　　井下抽油泵全行程工作，无冲程损失，与常规抽油泵相比，泵效提高15~20.曰常管理与维护简单方便，生产参数由地面智能控制系统进行设走，自动化控制生产，操作人员通过控制柜内的按钮就可以进行冲程、冲次、频率的调节，从而减轻了劳动强度。

　　4现场应用用往复式潜油电泵采油技术进行生产，考虑到该区块的油藏特点，即设计泵深为2500m，而以往该技术大泵深为1800m，为了获得更大的举升力，对该井电机进行了改进：电源电压由600V增大至1000V，并且增加电机线圈的绝程度，避免线圈被高压击穿；将动子磁级数由210个增加至280个，电机长度由6m增加至8m.在随后的在生产过程中，该井出现一些问题：随着泵深的增加，井内高温、高压和高矿化度液体对电机的动子的腐蚀作用增强。N74- 11-11井生产45d后，频繁停机，经检泵，发现电机动子严重腐蚀，成粉末状；由于井内高温作用，动子的磁性减弱，部分动子已经没有磁性。

　　针对上述问题，对电机动子做了改进首先将裸露的动子用厚度为1.2mm的钢片进行整体包奄，防止井内液体对动子的腐蚀问题；其次，将动子由原来的钕铁硼磁性材料改为耐温性强的三钴磁性材料，解决了动子高温褪磁的问题。

　　11-11井进行生产，运行情况良好，至目前已经正常生产180d，各项技术参数，均保持正常。

　　5能耗分析51普通抽油泵的能耗分析以牛74-11-11井为例，普通抽油泵的电动机的输入功率为：往复式潜油电泵的能耗分析由于往复式潜油电泵没有减速和换向机构，采用间歇供电，一般冲次为4次/min，一次运行分上冲程和下冲程，上冲程供电1.34s，下冲程供电0.84s.由此可计算出1d内，上冲程运行时间ti= 4.3h，下冲程运行时间t2=2.7h，上冲程电流31A，下冲程电流9A，电压取900V.往复潜油电泵的输入功率按式（3）计算：上冲程：下冲程：则一天的耗电量为：功率：系统效率为：由此可看出，往复式潜油电泵与普通抽油泵相比，曰节电332kW.h，系统效率提高了28个百分点，节能效果显著。

　　6结论数控往复式潜油电泵无杆采油技术适用于低压低产油田的开采，可有效解决低产大斜度油井有杆泵举升方式过程中存在的管杆偏磨严重、系统效率低、能耗高等问题，同时可有效地解决了低产直井、斜井举升工艺中存在的问题，为低渗透油田降投资、节成本、增效益提供了一条途径。

　　现场应用和室内实验表明，当泵桂深度在2500m以上时，井内的高温、高压和高矿化度的液体对动子腐蚀非常严重，这要求电机有具有更好的耐高温和耐腐蚀性。