往復(fù)式潛油電泵開創(chuàng)智能化無桿采油新時(shí)代
時(shí)間：2021-05-26 15:37
來源：
作者: 栗愛平
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(fù)式潛油電泵，實(shí)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(jī)驅(qū)動科技（紹興）有限公司實(shí)驗(yàn)基地，81歲的電機(jī)專家蔣世杰自信地說，“毫無疑問，它將取代游梁式抽油機(jī)—“磕頭機(jī)”。
三代產(chǎn)品，不斷革新
國之強(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)”，存在能耗大、停機(jī)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(jī)”還容易發(fā)生“桿管偏磨”，導(dǎo)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(shí)現(xiàn)無桿采油”的設(shè)想。彼時(shí)，在國營沈陽直流電機(jī)廠任總工程師的蔣世杰也關(guān)注到這個命題。當(dāng)年12月起，他與大慶油田合作，開始研究潛油直線電機(jī)與柱塞泵配套的往復(fù)式潛油電泵。
往復(fù)式潛油電泵，顧名思義，就是要讓電泵做往復(fù)運(yùn)動，把原油從油井下“推”上來，由此在開采中剔除“采油桿”。要實(shí)現(xiàn)這一“動作”，首先要把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動改為直線運(yùn)動。理論上，這是行得通的。但現(xiàn)實(shí)中，世界上還沒有一臺應(yīng)用在油井下的直線電機(jī)。
蔣世杰一頭扎進(jìn)沈陽某石油機(jī)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(fù)式潛油電泵”，并在大慶油田試用。這就是往復(fù)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(jìn)入電機(jī)氣隙內(nèi)卡死動子、永磁磁極被石油腐蝕退磁、直線電機(jī)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(jì)研發(fā)。
2008年，蔣世杰脫離沈陽某石油機(jī)械廠，帶領(lǐng)自己的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)深入研究。經(jīng)過幾年的探索，重新設(shè)計(jì)了第二代產(chǎn)品“井下直線電機(jī)抽油泵”，實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)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(jī)驅(qū)動科技（紹興）有限公司董事長在一次偶然的機(jī)會與蔣世杰相遇。他從小對電機(jī)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(xué)自動化系電力電子與運(yùn)動控制室主任李旭春。李旭春教授的主要研究方向?yàn)殡姍C(jī)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(jìn)步獎。當(dāng)革命性的直線電機(jī)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(fù)式潛油電泵成套設(shè)備下線，該機(jī)組由地上的變頻控制柜與地下的抽油泵和直線電機(jī)組成，研發(fā)過程中獲得5項(xiàng)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(yuǎn)程調(diào)節(jié)產(chǎn)量和揚(yáng)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(fù)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(shí)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(fù)責(zé)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(dān)任過重要職務(wù)的新紹興人說，長三角一帶，有精密機(jī)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?yàn)檫@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(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，是國家級經(jīng)濟(jì)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(yàn)場。試驗(yàn)場里設(shè)了一口井，用于調(diào)試和演示他們研制的往復(fù)式潛油電泵成套的試驗(yàn)設(shè)備。隨著電機(jī)的啟動，井口噴出漂亮的水柱。
這口試驗(yàn)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(yùn)行了900多天。“我們油田使用了不少往復(fù)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(bào)廢井下井作業(yè)，讓它恢復(fù)采油。
截至目前，邁為科技已有20多套往復(fù)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(yùn)行試用，各項(xiàng)性能指標(biāo)良好。“經(jīng)過近兩年的試驗(yàn)調(diào)整，各項(xiàng)數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定，接下來準(zhǔn)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(bào)告顯示，往復(fù)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(yùn)行900多日，“機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)良好，解決了城區(qū)使用抽油機(jī)生產(chǎn)噪聲大、桿管偏磨、危險(xiǎn)性高和擾民等缺點(diǎn)”，“具有占地面積小、無環(huán)境污染點(diǎn)、調(diào)參范圍廣、工人勞動強(qiáng)度小等優(yōu)點(diǎn)，其適應(yīng)性強(qiáng)、性能安全穩(wěn)定，具有推廣價(jià)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(bào)告顯示，與傳統(tǒng)磕頭機(jī)相比，采油效率提升兩倍，單井每年可節(jié)約電費(fèi)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(xiàng)技術(shù)指標(biāo)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(jī)械。”邁為科技銷售副總經(jīng)理趙午說，“此外，該機(jī)組在報(bào)廢井、低產(chǎn)井和斜井等復(fù)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(zhǔn)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(shí)，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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出口。
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