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螺杆泵工况测试中存在问题及攻关方向

2019-03-10 22:27:58
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  一、存在问题

  全球信息化极大地推动了我国螺杆泵工况测试技术的发展,但与美国等发达国家相比仍有差距。

  1、技术创新不足

  原创涉及理论基础和行业积累,长期以来我国和工业发达国家在制造技术上的差距,相当程度上影响了工况测试技术的研发能力。随着计算机、信息及网络技术的快速发展,国外已广泛采用模拟分析、优化设计、仿真动态模拟等手段进行测试产品设计,并行工程、虚拟制造等先进制造模式已广泛应用。国内同行业对技术创新重视不够,自主创新能力较差,原创核心技术少,产品设计多沿用国外成型电路设计并采用进口的通用芯片与功能模块,螺杆泵工况测试软、硬件平台缺乏有针对性的个性化、特色化设计。在已有的主流测试技术及仪器设备中,很少有自己的原创技术,而在高端测试领域,则大部分为进口仪器设备。

  2、整体行业未形成规模化

  我国行业统计数据显示,2008年国内螺杆泵专业测试设备主要生产企业不足10家,从业人员约700人。生产各类仪器设备400台左右,总销售收人不超过两千万元,其中。国内生产的多为低附加值的测试传感器,现场实际应用井数较少。而高端、高附加值测量仪器设备几乎空白。如智能化程度要求较高的海洋作业平台上使用的螺杆泵测试设备基本依靠进口。高端仪器设备的高额利润建立在高技术含量的基础上,因为利润高,保证了后续研发有充足的资金投人,形成了良性循环。与此形成反差的是,国内建立在原材料和人力成本优势基础上的仪器设备,必然利润微薄,继而造成研发投入不足,严重制约着我国测试计量技术及仪器设备的进一步发展。

  3、缺乏整体发展战略

  螺杆泵工况测试实质是一个涉及多学科、跨行业的工作,既需要较强的石油工程、电子信息和自控等理论素养作支撑,又要有诸多现场生产管理的实践经验作保证。国内企业部门对工况测试技术定位的认识和重视程度不够,行业内从事螺杆泵测试技术研究人员很多来自于非石油工程专业,导致近年来虽出现了很多研究成果,但是高水平、实用性强的成果不够多,而较多的则是低水平重复。还有很多生产企业“重开发、轻测试,注重单一产品短期效益,忽视整体行业长远发展”,没有实现螺杆泵工况测试软、硬件平台的系列化、标准化、模块化。此外,相关行业质量监督体系和专业人才培养机制建设上也尚不完备。

  二、攻关方向

  尽管现阶段我国测试技术及仪器同国外相比存在一定的差距,但同时也应看到,随着全球市场的开放和融合,加之国内制造业的兴起和自主创新模式的发展,为国内螺杆泵工况测试技术及仪器设备的振兴提供了现实的机遇。

  1、加强信息技术的应用研究

  利用计算机信息处理技术提供的同步平台,充分发挥其数据处理优势,实现基于大规模数据处理的测量原理和算法。以计算资源补偿机械系统性能,以数据处理成本降低机械硬件系统成本。例如新型的螺杆泵综合测试系统可以充分利用便携式计算机系统的巨大资源,在全工作空间,补偿旋转机械系统的运动误差,在测试及安装方法不变的情况下,显著提高光杆载荷的测试精度。

  2、重视新兴元器件的开发

  充分借助新型器件的性能,比如近年来获得广泛关注的基于MEMS工艺的集成多参数传感器、耐高温压力传感器、微惯性传感器、光纤传感器等器件能显著降低测试仪器设备对机械制造水平的依赖,大幅提高和改善测试仪器设备性能。例如采用高性能的数字涡街器件作为传感器,配合合理的模型及解算方法就可以利用器件自身的精密制造工艺,设计出无需精密机械结构的高精确度螺杆泵井产量测试计量系统。

  3、着重发展新型传感原理及技术

  随着螺杆泵井的管理技术水平的提高,对螺杆泵井工况的监测力度和诊断精度的需求也不断提高,但这些问题都最终归结于诸如产量、载荷、压力和能耗等主要油井生产参数的传感原理和测量传感器研究上的创新。在未来一段时间内,螺杆泵工况测试领域内研究的问题将主要集中在传感原理、数字化测量、超精密测量等方面。其中将涵盖非接触及数字化测量,石油机械测试类仪器仪表“有界无限”统一模型的建立及实现,产量与杆柱载荷的精密测量,微米、纳米级超精密测量标准及相关测量理论研究等内容,上述问题的研究也是油井测试技术研究领域内活力、最有代表性的研究方向。


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