成果转化可行性报告.docx

成果转化可行性报告.docx

《成果转化可行性报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《成果转化可行性报告.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

成果转化可行性报告

河南省科技成果转化计划项目

可行性研究报告

项目名称：

新型潜油直驱螺杆泵

社会发展□工业项目领域：

□农业?

申请单位：

新乡市夏烽电器有限公司

协作单位：

日编写时间：

18月92012年

河南省科学技术厅制

1、总论.........................................................................................................................................................3

1.1申请项目概述.................................................................................................................................3

1.1.1项目提出背景.....................................................................................................................3

1.1.2项目投资意义.....................................................................................................................4

1.2项目预期目标.................................................................................................................................5

1.2.1总体目标.............................................................................................................................5

1.2.2阶段目标.............................................................................................................................5

1.2.3资金投入及使用计划.........................................................................................................6

2、项目技术成果的先进性分析.................................................................................................................6

2.1简述................................................................................................................................................6

2.2项目创新点....................................................................................................................................7

2.3知识产权状况................................................................................................................................7

3、项目实施方案分析.................................................................................................................................8

3.1项目的转化内容与技术路线........................................................................................................8

3.2项目组织实施方案........................................................................................................................9

3.3项目产品市场调查与竞争能力预测............................................................................................9

3.4投资预算与资金筹措..................................................................................................................11

3.4.1项目投资估算...................................................................................................................11

3.4.2资金筹措方案....................................................................................................................11

3.5项目实施风险评价......................................................................................................................11

3.6项目实施计划..............................................................................................................................12

4、项目预期效益分析...............................................................................................................................12

4.1成果转化目标分析......................................................................................................................12

4.2经济效益分析..............................................................................................................................13

4.2.1产品成本分析...................................................................................................................13

4.2.2产品单位售价与盈利预测...............................................................................................13

4.2.3经济效益分析...................................................................................................................14

4.2.4项目投资评价...................................................................................................................14

4.3社会效益分析..............................................................................................................................15

5、项目支撑条件分析...............................................................................................................................15

5.1申报单位基本情况......................................................................................................................15

5.2单位转化能力论述......................................................................................................................16

5.3单位职工队伍情况......................................................................................................................16

5.4单位管理情况..............................................................................................................................16

5.5单位财务经济状况......................................................................................................................17

新型潜油直驱螺杆泵可行性研究报告

新乡市夏烽电器有限公司

1、总论

1.1申请项目概述

1.1.1项目提出背景

目前，在石油采油行业中所采用的螺杆泵采油系统，大多是将电机设置在地面上，用抽油杆与千米以下的井下螺杆泵相连并传递扭矩，使螺杆泵动作，抽吸井下油气水流体。

但这种装置存在以下缺点：

1、电机通过抽油杆间接驱动抽油泵工作，启动扭矩较大，损耗了大量功率，降低系统效率，由于油田井深大多在1000米以上，井上电机通过1000多米的抽油杆带动螺旋转子，这样电机的大部分力矩都损耗在抽油杆上，实际用于驱动部分的做功很少，效率只有30%左右。

2、在斜井中应用时有杆、管偏磨现象。

3、由于抽油杆的疲劳、磨损、腐蚀或因抽油杆质量等问题，常常发生抽油杆的断、脱等现象，需经常维修，增加了生产费用，提高了采油成本。

4、安装维护复杂。

由于抽油杆太长，每次安装和维护都要分段拆装，步骤复杂，耗费人力物力多，作业周期长。

5、制造、维修费用高。

由于螺杆泵多结点传动的特殊结构，以及频繁的维护周期，使得其制造和维修的成本偏高。

尤其是随着国内对石油需求量的迅猛增长，我国越来越重视对本国特殊油藏的钻采开发。

伴随着斜井、水平井等新技术的应用，高含砂井、高含气井、稠油井逐渐增多，现在使用的采油装备（有杆泵、电潜泵）已满足不了上述油井的开发要求，而急需研制开发一种能较好适应特殊油藏（高含沙、高含气、稠油井、斜井）开采的新型采油装备。

现有技术中也有将电机置于井下的，井下的电机通过减速器带动螺杆泵转子旋转，这种技术取消了抽油杆，解决了耗费功率、杆、管偏磨和抽油杆断脱等问题，但因其传动链较长，减速器体积受限，承受的扭矩较大，减速器很容易出现故障，影响整机使用寿命。

而且传统机械式螺杆泵的力矩无法控制，所配电机为异步恒频恒压控制，再加上所配电机容量较大，当井下发生异常或地面出口管线阻塞等时，电机的速度总是保持不变，无法降速，这样势必造成扭断泵杆、井下螺杆泵定子脱落、减速器内齿轮断裂、烧坏电机等故障。

针对上述缺点本公司提出新型潜油直驱式螺杆泵，在传统的机械式螺杆泵基础上，去掉了皮带传动的机械部分，采用立式空心轴电机直接驱动螺杆泵光杆。

其中电机采用高效永磁式电机，由专用无传感伺服控制器进行控制，系统结构简单、效率高，几乎属于免维护类产品；同时精确的力矩和速度控制，避免了断杆、反转脱扣等问题。

新型直驱式螺杆泵除了具有传统螺杆泵的优点之外，还克服了传统螺杆泵维修量大、调参困难、易断泵杆等缺点，并且节电率又有很大的提高。

1.1.2项目投资意义

目前国内各油田所使用的螺杆泵系统多是定速驱动装置,由单速或双速电机经皮带轮作减速传动,经伞形齿轮驱动光杆带动螺杆泵工作。

此类装置启动转速高、转动冲击惯性大、不适应螺杆泵启动时的需要。

因为螺杆泵主要用于开采重油,要求启动负荷大，因此,需要一个低转速、大扭矩的驱动装置来驱动井下泵运转。

若按正常运转时所需的转矩选择功率,就会出现因功率小启动困难或无法启动；若按启动转矩选择装置时,在长期生产运转情况下,又会严重浪费能源,不能为螺杆泵提供一个合理的转矩参数。

而且同一口油井的负荷在生产过程中随着地层压力的改变又在不断变化,固定的转速不能调整参数来适应不同的油井、不同开采时期的实际生产需要，还容易使井下的泵受到损坏（如会出现泵内无液空转,发生干磨而损坏螺杆泵定子等事故）。

研制和开发新型潜油直驱螺杆泵及其驱动系统的意义和目的，就是为了克服现有装置所存在这些弊端和缺点，研究如何提高驱动系统的可靠性及其如何满足螺杆泵在不同工况下对驱动系统要求，并且实现油井的远程监视。

形成先进的无级变速驱动系统与螺杆泵的完美结合，把螺杆泵采油工艺技术提高到一个新的水平。

公司研制的新型直驱式螺杆泵驱动系统是取代原机械式螺杆泵地面上的驱动部分，无需减速箱和皮

带传动部分。

该系统采用专用永磁同步电机取代，电机结构为空心轴，系统配有专用伺服控制器，像变频器一样进行转速控制。

经查阅，应用在螺杆泵上如此大功率的控制系统还是首次。

新型潜油直驱螺杆泵所采用的无传感伺服控制器可以准确控制永磁电机的力矩，当泵杆力矩增大，超出设定力矩时，控制器能够做到及时减速，确保泵杆和电机的安全运行。

例如当地下发生短时沙堵，控制器能够做到控制输出超过额定转矩1.5~2倍的转矩（约为1~2分钟），出现无油或泵轻载（定子脱落、断杆）等情况，控制器均能识别；免维护、增加采油工作时间；油井调参容易；噪音低，特别适合用于居民区内的油井；可实现无级调速、人机界面调参方便；电机直立式安装，有效减少盘根渗漏油，而且占地面积比机械式小60%；根据新型直驱式结构特点，我们采用专用机械密封，可以完全代替盘根式密封，机械密封，可以保证免维护。

1.2项目预期目标

1.2.1总体目标

项目产品技术先进，结构科学合理，性能可靠，同比能耗低，价格合理，附加该

值高，销售市场前景广阔，因此具有巨大的利润空间。

其技术的独有性和产品技术的先进性及可靠性是获取利润的最大保证。

由于市场竞争激烈和新技术的不断推出及新产品的不断投入使用，我们会对其进行科学的分析定价，以保证尽快占领更多的市场，而通过保证产品质量、增加销售量、提高售后服务、加大产品的后续研发工作及改进生产工艺降低生产成本以保证项目产品获得更大的经济效益。

1.2.2阶段目标

公司未来5年会以研究、改进、生产、销售潜油直驱螺杆泵为首要任务，将该项目产品作为公司的主导产品，在销售该项目产品的同时，配套公司其他的产品协同销售。

以高新技术产品以带动企业发展，促进生产销售，通过技术进步与创新，大力开发新产品，扩大生产销售规模，开拓新市场，降低生产成本，获得更大的经济效益，

为公司的长远发展作保障。

1.2.3资金投入及使用计划

本项目后续总投资1250万元，其中固定资产500万元，流动资金340万元，其具体使用计划如下：

（1）2012年9月——2013年6月，完成样机生产和现场试验，系统优化等，计划投入资金165万元。

（2）2013年7月——2013年12月，生产工艺的确定，完善技术标准，预算投资为52万元。

（3）2014年1月——2014年6月，生产厂房建设、仪器设备调试、安装，进行生产人员培训等生产前期准备，投资预算为970万元。

（4）2014年7月——2014年10月，进入批量生产、全国试销阶段，申请项目验收等，预算投资13万元。

2、项目技术成果的先进性分析

2.1简述

新型潜油直驱螺杆泵主要包括地面部分、中间部分和井下部分。

其中地面部分包括地面控制柜及接线盒；中间部分包括电缆、油管、单流阀和泄油阀；井下部分包括潜油专用永磁同步电机、保护器、连接器和螺杆泵，潜油专用永磁同步电机置于井下设备的底端，依次与保护器、连接器及螺杆泵自下而上同轴连接。

工作时，由地面上的控制柜控制潜油专用永磁同步电机，对其进行无级调速，使其以低转速运行，大扭矩输出，直接驱动螺杆泵进行采油。

这种直驱采油模式无需抽油杆，无需机械减速装置，提高了系统效率，降低了能耗，节约了成本，具有结构简单，安装维护方便，工作安全可靠等优点。

新型潜油直驱螺杆泵没有阀体和复杂流道，水力损失少，介质连续吸入和排出，不易砂卡，也不易产生气锁，因此泵传送液体的种类范围较宽，包括高粘度、高含蜡、含砂、含气原油。

2.2项目创新点

1.应用创新

该项目产品与现有普通采油产品相反，将潜油直驱永磁同步电机放置在井下与保护器、连接器、螺杆泵配套，自下而上同轴连接，组成了新型潜油直驱螺杆泵采油系统。

潜油专用永磁同步电机为细长状，在整个潜油直驱螺杆泵系统的下部，直接驱动螺杆泵抽油。

不仅解决了地面驱动螺杆泵采油带来的抽油杆磨损和能量损耗大的问题，而且可以充分发挥井下驱动螺杆泵采油的优越性，避免了减速器故障。

不仅如此，现有的潜油电机一般都是三相异步电动机，与异步电机相比，稀土永磁同步电机不仅效率高，而且结构简单、运行可靠、体积小、重量轻。

它既可达到传统电机所无法比拟的高性能（如高效、高速、高响应速度），又可以制成满足特定运行要求的特种电机。

而且稀土永磁材料的磁性能优异，它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场。

2.技术创新

控制装置采用无传感器电动机控制方法，是在公司自主研发的《无编码器永磁同步电机控制软件》的基础上开发的，主要功能单元包括功率逆变器，直流滤波及能量存储单元，PWM生成电路，速度和位置采集估算模块，基于32位DSP的位置、速度和电流闭环控制模块。

实现了对电机速度、位置以及定子电流的三闭环控制,精确控制电机速度和转矩，柔性平滑驱动电机，大大降低系统损耗，具有功率因数高、启动转矩大、系统效率高等特点。

3.结构创新

潜油直驱永磁同步电机为新型永磁同步级联电机，属于新型特种电机，性能优越具有低转速输出大扭矩的优点，最大的特点是有多个永磁同步电机共用一个轴以解决多电机同步问题，而且每个电机的相同一相绕组都是串行连接。

2.3知识产权状况

2009年5月，新型潜油直驱螺杆泵取得了实用新型专利证书。

2010年12月，新型潜油直驱螺杆泵和潜油直驱永磁同步电机通过了河南省科学技术成果鉴定。

新型潜油直驱螺杆泵鉴定结果为：

该产品结构上有集成创新，在节能和出油效率方面达到国内领先水平。

3、项目实施方案分析

3.1项目的转化内容与技术路线

项目所依据的技术原理涉及到两个方面，一是潜油螺杆泵采油技术，二是基于永磁同步电机的交流伺服拖动系统。

第一，潜油螺杆泵采油技术是一种潜油电机倒置于井下，由井下潜油电机直接带动螺杆泵转子旋转的石油人工举升技术。

目前，在石油采油行业中所采用的螺杆泵采油系统大多是将电机设置在地面上，用抽油杆与井下的螺杆泵相连并传递扭矩，使螺杆泵工作，抽吸井下油气水流体。

但这种装置存在启动扭矩大，系统效率低，在斜井中应用时有杆、管偏磨问题，常常发生抽油杆的断、脱等现象，需经常维修，增加了生产费用，提高了采油成本。

潜油螺杆泵采油技术取消了抽油杆，具有很多的优势，在石油开采的过程中效益越来越明显，甚至在某些特殊领域已成为目前不可替代的技术。

新型潜油直驱螺杆泵主要包括地面部分、中间部分和井下部分。

其中地面部分包括地面控制器及接线盒；中间部分包括电缆、油管、单流阀和泄油阀；井下部分包括潜油专用永磁同步电机、电机保护器、连接器和螺杆泵，潜油专用永磁同步电机置于井下设备的底端，通过保护器再与柔性轴连接，然后通过柔性轴的上轴端与螺杆泵的转子下端连接。

整个连接自下而上，且永磁同步电机、保护器、柔性轴、螺杆泵为同轴连接。

工作时，高能的专用潜油电缆将电能输送到永磁同步电机，再用专用控制器器控制潜油专用永磁同步电机的启动，使其以低转输出大扭矩，带动螺杆泵进行采油。

这种直驱采油模式省去了长达千米的抽油杆，第一从根本上排除了抽油杆磨损带来的经济损失，第二省去了抽油杆在传动过程中带来的能量损耗。

第二，伺服系统属于自动控制系统中的一种，它是用来控制被控对象的转角或位

移，使其能自动地、连续地、精确地复现输入指令的变化规律，对伺服系统的性能要求主要体现在对位置和速度给定的追踪能力上。

一般的交流伺服永磁同步电动机系统主要由以下几个部分组成：

永磁同步伺服电动机、速度和位置传感器、功率逆变器和PWM生成电路、速度控制器和电流控制器。

该类系统普遍使用机械式传感器来检测电机转子的磁极位置。

这些机械传感器包括光电编码器、旋转变压器等。

机械传感器的存在增加了系统陈本；高温、潮湿、振动、粉尘、腐蚀性等环境都会对传感器造成影响，限制了系统在恶劣环境中的应用。

因此，研究开发一种可靠的、低成本的无需机械传感器的控制方法，便成了电机控制技术领域中的一个研