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新設備在這里誕生。
 

“我們潛心研發的往復式潛油電泵，實現了管式柱塞泵無桿采油新工藝，屬世界首創。”在邁為電機驅動科技（紹興）有限公司實驗基地，81歲的電機專家蔣世杰自信地說，“毫無疑問，它將取代游梁式抽油機—“磕頭機”。
 

三代產品，不斷革新
 

國之強盛，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略意義。然而，長期以來，我國的石油開采技術遠遠跟不上發展的需求。
 

體現在開采工具上，在我國廣泛使用的“磕頭機”，存在能耗大、停機調參、不適合低產井等缺陷。隨著油井環境的變化，“磕頭機”還容易發生“桿管偏磨”，導致設備使用周期短、維修成本高。2002年，大慶油田率先提出了“研制管式柱塞泵，實現無桿采油”的設想。
 

彼時，在國營沈陽直流電機廠任總工程師的蔣世杰也關注到這個命題。當年12月起，他與大慶油田合作，開始研究潛油直線電機與柱塞泵配套的往復式潛油電泵。
 

往復式潛油電泵，顧名思義，就是要讓電泵做往復運動，把原油從油井下“推”上來，由此在開采中剔除“采油桿”。要實現這一“動作”，首先要把電機的旋轉運動改為直線運動。理論上，這是行得通的。但現實中，世界上還沒有一臺應用在油井下的直線電機。
 

蔣世杰一頭扎進沈陽某石油機械廠，潛心研究了兩年多，終于在2004年成功研制出全球首臺“數控往復式潛油電泵”，并在大慶油田試用。這就是往復式潛油電泵的第一代產品。
 

但是，第一代產品試用后，出現了很多問題，如泥沙進入電機氣隙內卡死動子、永磁磁極被石油腐蝕退磁、直線電機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品的設計研發。
 

2008年，蔣世杰脫離沈陽某石油機械廠，帶領自己的團隊繼續深入研究。經過幾年的探索，重新設計了第二代產品“井下直線電機抽油泵”，實現直線電機與管式柱塞泵的一體化，獲得國家發明專利。
 

然而，第二代產品使用中也出現了一些癥狀，讓蔣世杰十分苦惱。2017年，邁為電機驅動科技（紹興）有限公司董事長在一次偶然的機會與蔣世杰相遇。他從小對電機興趣濃厚，于是真誠地邀請蔣世杰來江南潛心攻關。同年，公司還有幸邀請到國內自動化控制領域的權威專家——清華大學自動化系電力電子與運動控制室主任李旭春。李旭春教授的主要研究方向為電機的變頻控制、智能化功率電源等，其參加的課題曾獲國家科技進步獎。
 

當革命性的直線電機與智能化的變頻控制技術相結合，就像新能源汽車插上了智能化的翅膀。
 

2018年，由邁為科技研發的首臺往復式潛油電泵成套設備下線，該機組由地上的變頻控制柜與地下的抽油泵和直線電機組成，研發過程中獲得5項發明專利。“它占地面積小，在地上只有井口和控制柜。通過控制柜，可以遠程調節產量和揚程，無需停產調參。使用過程中無噪聲、無污染、無氣鎖，防沙卡，降電耗，具有非常優秀的性能，適合江、河、湖、海等復雜環境下的采油。”李旭春教授說，第三代產品，真正徹底實現了“無桿化采油、智能化控制”。
 

井下應用，狀態良好
 

江南水鄉紹興，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，為何邁為科技把石油開采設備的研發和生產基地放在這里？在邁為科技的生產車間，負責生產的副總經理馬云駿解開了謎底。這位曾在廣東佛山科龍電器總部擔任過重要職務的新紹興人說，長三角一帶，有精密機械的成熟配套體系，而且，這里有優良的營商環境和成熟的技術工人。“正是因為這些因素，加速了我們第三代產品的研發、應用。”
 

邁為科技所在的袍江經濟技術開發區，是國家級經濟開發區。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場。試驗場里設了一口井，用于調試和演示他們研制的往復式潛油電泵成套的試驗設備。隨著電機的啟動，井口噴出漂亮的水柱。
 

這口試驗井里模擬噴出的是水，可在千里之外的山東東營，邁為科技生產的設備已在油井下（最長）運行了900多天。“我們油田使用了不少往復式潛油電泵，整個采油過程節能環保，地面不會產生污物，生產過程中也不會產生噪聲，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注采603站站長田建軍說。下個月，公司又會有三套設備在多年的報廢井下井作業，讓它恢復采油。
 

截至目前，邁為科技已有20多套往復式潛油電泵成套裝備在山東、寧夏、新疆、內蒙等地的油田運行試用，各項性能指標良好。“經過近兩年的試驗調整，各項數據已趨于穩定，接下來準備全面鋪向市場。”邁為科技副總經理馬云駿說。
 

來自勝利石油的最新檢測報告顯示，往復式潛油電泵成套設備在山東東營的油井下最長的已連續運行900多日，“機組運行狀態良好，解決了城區使用抽油機生產噪聲大、桿管偏磨、危險性高和擾民等缺點”，“具有占地面積小、無環境污染點、調參范圍廣、工人勞動強度小等優點，其適應性強、性能安全穩定，具有推廣價值”。
 

市場規模，前景無限
 

“我們這套設備，擁有完全自主知識產權，屬于世界首創。”李旭春教授自豪地說，經過近兩年的試用，報告顯示，與傳統磕頭機相比，采油效率提升兩倍，單井每年可節約電費約2.36萬元。如今，該設備已在山東、寧夏、內蒙古等地的采油廠推廣使用。
 

“這兩年的應用證明，該產品各項技術指標均優于原采油設備性能，完全可以取代傳統的采油機械。”邁為科技銷售副總經理趙午說，“此外，該機組在報廢井、低產井和斜井等復雜環境下具有開采優勢，光從國內適合本公司產品的油井來測算，市場規模在五百億元以上，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裝備展覽會，這是國內最大規模、具有國際影響力的石油石化專業展會。同時，公司正在和國內相關部門合作與俄羅斯、哈薩克斯坦等國家的油氣公司洽談，有望在今年實現產品出口。
 

作者：栗愛平