单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵.docx

一、 产品主要用途和特点
发明人王子贵经过几年的努力，在第一代的基础上。世界首创单芯潜油电缆直线电机无杆泵抽油系统。彻底解决传统潜油电缆给直线电机无杆泵，带来的种种弊病。大大降低设备成本；减轻作业强度；延长作业周期，是真正代替游梁式抽油机的最佳产品。是潜油直线电机无杆泵应用领域的一次巨大革命。
1、工作原理：单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵主要部件是潜油间歇式直线往复运动电机，它的主要构件有动子和定子。工作时，动子相对定子做间歇式直线往复运动。动子的运动的速度由电流频率控制，冲程次数由电流间歇时间确定。通过调整电流频率和电流的间歇时间来调整抽油泵的工作状态。
2、无杆采油：由于单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵的电机与抽油泵是直接连接，并置于所需的作业深度，驱动抽油泵作往复运动，取消了抽油杆系，实行无（抽油）杆采油，同时，也消除了因有杆采油时，由于抽油杆上下往复运动而出现的杆管、泵偏磨及功率损耗的问题；
3、降低作业强度：动力电缆采用特制的圆轴单芯投入式，当油管柱作业完井后，再将电缆下端从油管内腔上端投入井内，电缆下端装有动力插头和增重块，电缆在重力的作用下，直接下至抽油泵上部电机外出插座上，并与电机外出插座实现自动插接，电机插座内装有特种电气密封油，自动对插接接口实现与井液的电气绝缘密封。
电缆在油管内腔始终处于自由状态，这样，既减少了电缆和油管同时作业劳动强度和不安全因素，又消除了电缆外置安装时，因斜井、水平井机械拖动等原因造成电缆损坏；
4、占地面积小：除（或原有的）出油管线、井口和电气系统占地外，不需增加额外占地面积。
5、节能环保：抽油泵工作时的冲次次数，是由动子运行和停歇时间来确定，动子运行时，电机消耗能量对抽油泵做功；停歇时，电机不消耗能量。换言之，就是举升时用电，不举升不用电。所以，从理论上讲，该系统是将其消耗的全部电能转化为了有用功，即将全部能量用在了抽油泵抽吸和举升介质上面。实验和理论均证明，该产品与传统的地面驱动抽油泵相比节能效果可高达30～80%。实际使用也表明，在同样泵挂深度、同样产液量情况下,单井节电为50%左右。
该产品由于将所有运动件和运动部位均置于到井下，因此，消除了噪音和油污对地面环境的污染。实现安静环保采油。
6、维护成本低：单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵潜入井下，地面没有机械设备维修，除出油管线、井口和电气系统的日常维护、保养外，无需再提供额外的维护费用。
7、适用范围宽：由于单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵是直驱无杆采油，因此，只要井况能适用传统游梁式抽油机，无杆抽油泵系统都可安装使用，同时，不论是直井、斜井、大斜度井、水平井、浅海油井、低渗透小排量油井，均可使用。
二、主要结构
如图所示，至下而上分别为:

1. 单芯潜油电缆直线电机系统 2. 插接装置 3.单芯玻璃钢潜油电缆
4. 井液 5. 套管 6. 油管
7. 井口 8. 控制箱
2.1、单芯潜油电缆直线电机系统：
单芯潜油电缆直线电机由动子和定子组成（下图一所示），为井下设备提供驱动力，是单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵主要元件之一。
图一
a. 动子部分的主要部件是环形磁铁，由N、S极相间排布而成（见图二）。

（图二）
b. 定子部分的主要部件是三组线圈，线圈为相间排布，星型连接（见图三）。
图三
c. 该电机为低速大扭矩同步直线电机，功率因数以及效率高于传统感应电机，极适合油田工作环境。
d、抽油泵：
抽油泵是井下主要的抽油设备，该系统使用的抽油泵可分为：双向泵和上抽泵两种。
⑴. 双向泵的优点是：上下行双向都出液，且上行和下行电机的电流相近，有利于提高直线电机寿命。
⑵. 上抽泵的优点是：下行只需克服自重，上行出液，动子和连杆的自重充当源动力，但双向电流波动较大。
⑶. 两种泵的上部均装有沉砂管起沉砂作用。
2.2、插接装置：
插接装置在直线电机的上部，由插头和插座及特种密封油组成，插头安装在有一定重量的插头护罩内，护罩内充满特种密封油其下端用橡胶薄膜封好，上端与新型潜油电缆相连接。插座安装在插座保护体内，保护体下端与电机控制系统相连接，整个保护体内都充满特种密封油，保证插头与插座的紧密接触的同时起到与井液完全隔离的作用，保证电器的绝缘。
2.3、单芯玻璃钢电缆：
单芯玻璃钢电缆有多层绝缘，最外层由玻璃钢浇注挤压而成，耐压等级6000V，耐温等级150℃。

2.4、 油管：
油管作用是将抽油泵系统悬挂在所需作业位置，并同时将油液输送到地面，油管底部装有泄油阀，作业时泄出管柱中油液，以防油液对地面的污染。
2.5、井口：
采用传统井口。区别主要体现在井口上端安装抽油杆的位置，安装单芯电缆，并用原井口密封来实现井口与电缆的密封。
2.6、控制系统：
控制系统主要功能是通过驱动器来控制电机的运行参数，调整冲程速度、冲次从而达到控制出液量的目的；整个控制系统可以通过GPRS进行实现在线调参，远程控制和实时监控，并具有数据远传接口RJ45，根据不同的井况实时调整运行参数。实现在线调参、解决抽油泵空载问题，冲次范围0.1～10次/分，操作简单、快捷。产品可自动调整频率、冲次。使采油过程运行管理变的更加简单，只需观察仪表数据。出现问题时有各种保护功能，显示屏出现提示、系统发出报警，提示检修，并保存10天的现场运行设备的电流、有功功率、无功功率、功率因数、用电量、示功图等参数以备查看。实现半自动化采油（图四）。

图四
三、安装与使用
3.1、单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵使用条件：
a、原油粘度： ＜2000mPa.s
b、井下温度： ＜120℃
c、含砂量：＜0.5%
d、油气比： ＜500
3.2、作业前准备：
3.2.1、用通井规通井至人工井底，检查井管内径，确保潜油直线电机和抽油泵正常入井；
3.2.2、如果砂埋油层，需洗井冲砂；
3.2.3、确保井内无异物；
3.2.4、检查油管质量，确保油管完好无损；
3.2.5、用2500v兆欧表测量电缆绝缘电阻，应大于2000MΩ；
3.3、按管柱结构下抽油泵和潜油直线电机3.4、单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵连接操作：
3.4.1、吊卡卡在电机头部，将电机吊起，在下井过程中电机出线接头对准吊卡缺口处，与扶正器连接好平稳坐落在井口确保出线接头不受损害。
3.4.2 、依次将抽油泵的柱塞、外壳、与电机连接的出线接头和电机连接好（用管钳子拧紧，决不许用作业机）。
3.4.3 、用2500v兆欧表测量抽油泵上部电机外出插座对地绝缘电阻，应大于2000MΩ，测完后应对地放电。
3.4.4 、抽油泵上安装泄油器。
3.4.5 、下油管柱之所需深度，3.4.6 、安装专用密封井口。
3.4.7 、将检测后的圆轴单芯投入式电缆从井口投入油管内，在重力作用下电缆与抽油泵上部电机外出插座自动实行密封对接。用2500v兆欧表测量电缆对地绝缘电阻，并确定电缆与抽油泵上部电机外出插座已连接。
3.5、 控制柜的安装与调整
3.5.1控制柜摆放以井口为中心10米处合适方向坐正固定牢。
3.5.2电缆与控制柜连接，机壳一定做好接地。
3.5.3 检查电源电压已正常，方可送电
3.5.4 起抽后观察电流值，检查测试动作是否正常，然后进行调整。
四、施工注意事项与安全环保要求
4.1、地面设备要求
4.1.1、施工前一定要检查保养好井口，保证闸门灵活好用。
4.1.2、井架、游动系统符合标准，指重表安装符合要求，灵敏好用。
4.1.3、地面流程管汇按标准连接，并加以固定。
4.2、施工人员要求
4.2.1、施工前，应进行安全生产及技术措施交底，分工明确，严守岗位。
4.2.2、现场操作指挥（技术员、工程师）必须对施工要求、井下情况、地面设备及操作岗位人员的技术情况清楚。
4.2.3、施工中所有工作人员要坚守岗位，听从指挥。工作人员要穿戴好劳保用具才能上岗，非工作人员不得进入井场。
4.2.4、所有工作人员须服从指挥人员统一指挥，不得擅自离岗。
4.2.5、施工中发生故障时，一律听从现场指挥，统一处理。
4.3、井场安全技术要求
4.3.1、井场内严禁烟火，井场应按规定配备消防器材，做好防喷、防火、防爆、防毒等安全工作。准备一定数量的灭火器、防火砂和防毒用品，具体要求见SY5225。消防器材的配备和管理应符合SY6023－94《石油井下作业队安全生产检查规定》中第7章的要求。
4.3.2、施工现场的防火应符合有关规定，井场线路、设备、照明器具的安装应符合SY5727－1995《井下作业井场用电安全要求》中的规定。
4.3.3、作业期间，井场内不得使用明火，因特殊情况需用时，应经过上级安全部门批准，并有相应的防火措施。
4.3.4、井场应按SY6023－94的要求设置安全标志。
4.3.5、下管柱要平稳操作，不得猛刹猛放。遇阻不超过30KN，发现遇阻应立即上提管柱，再慢慢下放，经过多次上提下放仍下不去，则应立即起钻，查明原因再下，严禁就地坐封封隔器，严禁使用转盘上卸扣。严防井内落物。
4.3.6、修井车起落井架严格按其操作规程进行。
4.4、环境保护要求
4.4. 1、严格执行《石油天然气工业健康、安全与环境管理体系》(SY/T6278-1997)要求。
4.4. 2、施工现场应严格遵守当地的有关环境保护法规及要求，做好环境保护工作。
五、主要规格和技术参数
5.1、泵的型号说明
单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵的泵型号表示如下：
QZWB□□-□□-□□
QZWB：单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵
第一组□表示：单芯潜油电缆直线电机的最大额定功率，kw
第二组□表示：泵径，mm
第三组□表示：扬程，100m。
例如：泵型号为QZWB15-28-40，则表示直线电机的最大额定功率15 kw，泵径28mm，扬程4000m的单芯潜油电缆直线电机无杆抽油泵。

5.2、泵的型号和技术参数
泵型号
电机型号
额定功率
kw
额定电流
A
工作电压
V
工作推力
kgf
使用温度
℃
设计寿命
天
泵径
mm
日产量
m³/d
扬程
m
套管
in
QZWB15-28-40
WZG -Ⅰ
2～15
5～40
380
2500
120
500
Φ28
8
4000
5½
QZWB15-32-30
Φ32
11
3000
QZWB15-38-20
Φ38
15
2000
QZWB15-44-15
Φ44
22
1500
QZWB15-57-09
Φ57
35
900
QZWB26-38-35
WZG –Ⅱ
3～26
5～40
660
4400
120
500
Φ38
15
2500
5½
QZWB26-44-28
Φ44
22
2000
QZWB26-27-17
Φ57
35
1500
QZWB26-70-11
Φ70
55
1000
QZWB45-44-30
WZG –Ⅲ
3～45
5～40
1140
5000
120
500
Φ44
22
2500
5½
QZWB45-57-19
Φ57
35
1900
QZWB45-70-13
Φ70
55
1300
QZWB45-83-09
Φ83
77
900
QZWB55-70-30
WZG –Ⅳ
7～55
5～45
1140
10000
120
500
Φ70
55
3000
7
QZWB55-83-22
Φ83
77
2200
QZWB55-95-17
Φ95
100
1700