俄罗斯彼尔姆理工大学科学家研发新型电缆杆设计 助力石油开采降本增效
2025-05-13 09:45
来源:彼尔姆理工大学
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近日,随着俄罗斯易于开采的石油资源日益减少,开发难以开采的矿物并扩大开采方法成为必然趋势。新技术让获取该国表外储备成为可能,而此前这在经济上并不实际。在此背景下,彼尔姆理工大学的科学家研发出一种新型电缆杆设计,有望为石油开采带来积极变化。

彼尔姆理工大学的科学家们使油泵更加可靠。/© kotkoa,Freepik

目前,俄罗斯石油天然气生产工业致力于扩大平衡石油储量,表外储量(主要包含难以采出的石油)的开发虽成本高昂且需新技术,但具有重要战略意义。定向井和侧钻井开采是颇具前景的方法之一,带电缆杆的抽油机可实现采油设备高效运行。

传统电缆杆由钢丝扭成的封闭式绳索构成,通过特殊紧固件固定在装置上,底部连接泵柱塞,顶部连接井表面的抽油装置。抽油时,油杆往复运动、上下移动,导致伸展甚至收缩。然而,传统设计的杆无法承受此类负载,会出现绳索反复弯曲、产生缺陷(如钢丝间出现缝隙、密封附近结构完整性遭破坏)等问题,致使杆很快故障,需停泵更换并承担相关费用。

电缆泵杆上安装夹具的示意图。 1 – 绳索,2 – 下部紧固件,3 – 上部紧固件,4 – 夹子,5 – 螺钉连接 / © Gennady Trifanov,专利号 2836976

为解决这一问题,以往会在杆外表面涂保护性聚合物涂层,但涂层摩擦会磨损并污染油,还会增加生产成本。彼尔姆理工大学的科学家改进了设计,在下部密封件上添加金属螺旋保持器。该保持器由耐腐蚀钢(如20X13级)制成,增加了下密封附近区域的零件刚度,防止其失效。与绳索相比,保持器的扭转方向相反,能使负载均匀分布。

理工学院技术人员介绍,螺旋可通过张力配合、螺钉或焊接固定,安装简便,无需额外设备,甚至可安装在即用型杠铃上。固定器的扭曲直径和螺距由绳索直径决定,可通过部分应用并沿电缆扭转的方式安装。这种装置能提高已制造和使用的电缆杆的刚度。

彼尔姆理工大学科学家提出的这一简单有效的解决方案,可延长定向井中电缆泵杆的使用寿命,降低维护成本,提高生产盈利能力,为俄罗斯石油开采行业的发展提供了有力支持。

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