成果转化可行性报告文档格式.docx

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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

该项目产品技术先进，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。

其中地面部分包括地面控制器及接线盒；

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究热点。

本项目所采用的地面控制装置和井下潜油直驱永磁同步电机在基于永磁同步电机的交流伺服拖动系统在控制上取得了突破性创新，利用电机的定子电压、定子电流等可测量的信号，来估算出转子的位置和速度，取代机械传感器，从而实现电机控制。

在电机驱动系统中去除机械传感器，不但降低了系统的成本，而且增加了系统的可靠性。

3.2项目组织实施方案

新型潜油直驱螺杆泵是由公司自行提出的研究课题，在项目研发期间，所有科研经费均有本公司独自承担，项目研发由本公司项目研发攻关小组独立负责技术研发，广泛吸取国际先进技术和相关行业研发经验，并经过大量的研究测试技术方面现已基本成熟。

科技攻关已经基本完成，进入无传感控制系统软件调试阶段。

该项目的产品性能稳定，控制系统先进，安全性能高，耗能低，延长了泵检周期等优点，技术水平达到国内领先水平，公司对本项目产品研究成果拥有完全知识产权。

3.3项目产品市场调查与竞争能力预测

从石油装备制造业的发展现状来看，由于多年来的低水平生产和重复建设，存在着低端产品和品种生产过剩，高端产品和品种供应不足，甚至依赖进口的状况。

目前，我国能够达到国际先进水平的石油技术装备仅占三分之一左右，远远满足不了山地、沙漠、深层、滩海、深海等复杂地区和复杂油气勘探的需要，满足不了高采出程度、高含水期采油和超深、含硫、特低渗透等复杂油气藏开发的需要，满足不了油田节能减排、安全环保生产和石油清洁、高效利用的需要。

进入“十二五”，石油装备制造业将以重大工业试验、重大技术装备和产品开发为突破口，瞄准国际先进石油装备制造业水平，加大新型技术装备研发力度，用尽可能短的时间，赶上国际石油装备制造业先进水平。

本项目研发的潜油直驱螺杆泵具有技术领先，设备质量可靠，运行成本低廉等显著优点，竞争优势好于目前市场上的同类产品，面对巨大的市场需求，本项目产品发展前景广阔，潜在经济效益巨大。

各大油田相关采油设备已经不能满足现代化采油需求，设备陈旧，油田状况发生变化，急需一批高技术高可靠性的采油设备来满足采油需求。

本项目产品技术先进，性能优良，可靠性高，因而国内市场前景很好。

该套设备的推广，不仅能够为企业带来巨大的经济效益，而且在一定程度上弥补了我国石油行业采油技术的不足，具有极其深远的意义。

目前项目产品的主要销售市场是大庆油田、吉林油田、辽河油田、克拉玛依油田、玉门油田、长庆油田、山东胜利油田、江汉油田、中原油田和南阳油田等。

项目完成后，将进一步拓宽市场，将立足现有市场并面向全国各大油田及一些特殊油藏开采，逐步占领全国市场。

随着科技的不断创新，企业将进一步加大科研力度，对产品技术和工艺不断改进，并做好后续产品的研发工作，用科技占领市场，面向世界，以一种崭新的面貌展现企业独有的技术实力和文化内涵。

项目产品的主要竞争者为生产潜油电机和电机控制的国内企业。

潜油电机目前市场占有量较大的有两家，一是力神泵业，二是胜利泵业。

力神泵业和胜利泵业的潜油电机属于异步电机，在可控性和灵活性方面与永磁同步电机相比差距很大，而且没有地面控制装置，只有裸机，所以不具有可比性。

在电机控制方面无传感控制在油田这种特殊环境中的使用还属于首次。

3.4投资预算与资金筹措

3.4.1项目投资估算

（1）工程建设费及设备购置费：

本项目需建设新厂房，购置新型设备等费用，按照目前市场现状，结合有关项目采用的同类设备合同价，设备费、安装费和工程建设费按机械工业部概算指标计算，估算为900万元。

（2）研发费用：

包括设备费、材料费、试验加工费等合计350万元。

3.4.2资金筹措方案

本项目后续总投资1250万元，资金来源：

（1）企业自有900万元。

（2）申请银行贷款300万元。

（3）申请省财政拨款50万元。

3.5项目实施风险评价

公司实施创新项目的风险主要体现在：

技术风险、政策风险、人才风险、财务风险和市场风险几个方面，针对不同情况应对措施如下：

1、技术风险：

公司有专业科研团队作为技术支持，经过科技攻关现已基本掌握潜油直驱永磁同步电机拖动系统的相关技术，经过对产品的性能测试，各项重大技术难题都已基本解决，需要解决的问题有产品工艺的进一步优化以及生产安装过程的规范化、制度化，因此项目实施的技术风险基本上不存在。

2、政策风险：

本项目符合国家产业政策，属于优先支持领域，项目的实施加快了国家的能源战略步伐，因此无政策风险。

3、人才风险：

人才是企业的主题，是企业发展的动力，是科技创新的关键，是现代企业管理的实施者，因此人才已经成为企业在日益激烈的市场竞争中取胜的决定性因素。

“以人为本”是企业多年来一贯坚持的基本原则，只有牢牢抓好人才建设，始终把培养高素质科技人员作为提高企业综合竞争力的主要手段，建立了较为完善的人才激励机制，使其发挥各自的才能，做到各尽其责，培养其荣辱与共的思想价值观，并着重培养一批高素质、高水平的新人加入公司的技术研发与公司管理中去，使其想企业之所想急企业之所急，把个人同企业紧密的联系在一起，充思想的高度让他们认同这个企业，认同自己，这样就可最大限度的避开企业的人才风险。

4、财务风险：

企业实施本项目，根据预算，需总投资2900万，在项目技术攻关，工艺改造、中试准备已经投入1650万，还需投入1250万，目前企业自筹资金、银行贷款基本就绪，如果再有一定量的国家资助，项目的实施将更为顺利。

5、市场风险：

从我国的石油钻采勘探设备使用情况来看，预计十二五期间，我国石油钻采勘探设备需求额达到70亿美元。

其中主要有石油勘探设备和钻采设备，而我国的采油设备显得与此很不协调，从而凸显出我国对先进采油设备极大的需求空间。

潜油直驱螺杆泵是油田采油装置理想的换代产品，因此市场前景良好。

3.6项目实施计划

项目实施的计划进度：

（1）2012年9月——2013年6月，样机生产和现场试验，系统优化等。

（2）2013年7月——2013年12月，生产工艺的确定，完善技术标准。

（3）2014年1月——2014年6月，仪器设备调试、安装，进行生产人员培训等生产前期准备。

（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。

4、项目预期效益分析

4.1成果转化目标分析

新型潜油直驱螺杆泵，符合国家产业政策发展规划要求，可广泛用于全国各大油田，项目建成投产后，可实现新增年销售收入5400万元，新增年利润400万元，新增年利税550万元，经济效益显著；

并且本项目研究成果技术水平达到国内领先水平，技术先进，可以替代国外进口产品，且性价比优良，具有极强的市场竞争力；

同时项目产品的批量投产将提高我国采油的行业的技术水平，降低运行成本，大幅度提高了该产业的经济效益，具有明显的社会效益。

4.2经济效益分析

4.2.1产品成本分析

以生产一台新型潜油直驱螺杆泵为例，其生产成本和期间费用包括：

①原材料购置费82000元及加工费3000元；

②标准件购置费32500元；

③螺杆泵购置费25000；

④总装配件购置费16400元及加工费350元；

⑤装配费630元；

⑥能耗（水、电）及油漆、包装费7500元；

以上合计167380元

⑦制造费1827.6元；

⑧销售费4569元；

⑨管理费13707元；

⑩财务费1827.6元。

完全成本为以上10项之和,即189311.2元。

4.2.2产品单位售价与盈利预测

本项目计划总投资2900万元，项目建成后，将形成年生产300台潜油直驱螺杆泵的生产能力。

根据成本分析和市场行情，预计单台售价19-23万元，据此推算，该项目在完成后，累计可实现年销售收入5400万元、净利润3700万元、缴税总额1800万元。

4.2.3经济效益分析

自90年代经济高速增长以来,中国石油消费量以每年5.77%的速度增加。

中国在1993年成为石油净进口国以来,石油进口量逐年增加,据统计,2004年进口原油约1.2亿吨,对进口石油的依赖度高达40%。

我国国内石油资源储量不足,产量增加有限。

中国剩余探明石油储量为33亿吨,排名世界第11位,这也意味着,在没有重大探明储量增加的情况下,中国目前的石油储量仅够维持20年左右。

东部的老油田由于开采时间比较长,产油质量不断下降,采油成本不断上升,产量很难维持。

而西部新开发的油田由于开采周期比较长,开采环境比较恶劣,产量还不能与东部油田相比。

国家兴亡，匹夫有责。

为国家的繁荣昌盛尽自己的一份力是我国每个企业义不容辞的责任。

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，同时，由于海上油田开采受钻井平台面积的限制，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，因此石油行业对这种先进设备的需求量很大，有着巨大的经济市场。

新型潜油直驱螺杆泵能适应多种井况，技术先进，运行成本低廉，节能效果显著。

且本项目属于国家鼓励与支持的石油勘探开发新型仪器设备设计与制造行业，新型设备的开发研制有助于降低能耗、减轻环境污染、改善居民生活环境和提高居民生活质量。

公司此次项目的研发，不仅在一定程度上弥补了我国石油行业采油技术的不足，而且能够为企业带来巨大的经济效益，具有极其深远的意义。

4.2.4项目投资评价

按照项目投资预算及各项经济指标包括销售、利润、利税、财务内部收益、投资回收、投资利润、盈利平衡等指标的测算，本项目风险较小，预计能取得良好的经济效益，从经济上分析是可行的，且该项目符合国家科技发展规划产业政策，属科技专项资金项目支持的石油勘探开发新型仪器设备设计与制造行业，希望政府部门给予大力支持。

4.3社会效益分析

本次研制的潜油直驱螺杆泵结构科学、合理，创新性强，易损件小、少，同比采油能耗低，维护方便、泵检周期长；

具有高可靠性及良好的安全性能，能使设备长时间持续安全稳定运行，且大大降低运行维护成本。

该产品的使用不仅可保证用户装置的“安、稳、长、满、优”运行，而且能促进和带动螺杆泵制造业以及相关行业的发展，对发展地方经济、增加出口创汇、提高我国特殊泵制造技术的国际地位具有重要促进作用。

它的使用，降低了能源损耗，减少了工作维护量，延长了泵检周期，从根本上采油现状，收效很大。

随着该产品的推广使用，市场需求将不断扩大，企业将扩大再生产，因此可向社会提供一定数量的就业岗位，为政府实施的再就业举措作出企业应有的贡献。

5、项目支撑条件分析

5.1申报单位基本情况

公司创建于1986年，位于河南省新乡辉县市孟庄镇可持续发展综合实验区，无污染、无噪音、环境优美，占地60000余平方米，是一家集研发、生产、销售为一体的高新技术企业。

公司汇集了一批高素质的管理、研发、营销人才，以领先的产品设计、创新的经营理念和完善的售后服务构筑了夏烽电器的企业风貌。

公司成立今，依靠科技求发展，不断为用户提供满意的高科技产品，在充分吸收引进国内外先进技术的基础上，已成功开发出新型潜油直驱螺杆泵、交流伺服永磁同步电机拖动装置、中高频系列加热电源装置、电机保护器、变频调速控制装置、直流调速控制装置和直流无刷电机，广泛应用于石油、矿山、化工、起重、供水、采油、机械设备等众多领域。

以一流的产品质量、精湛的技术和完善的售后服务受到了用户的一致好评。

5.2单位转化能力论述

公司有标准化的生产设备和检测设备，建立了新的科研试验平台。

所需设备和原材料均采自正规大型企业，同时严格按照质量管理体系要求，制定了严格的生产流程和检验规程，确保生产出合格的高质量产品。

5.3单位职工队伍情况

公司现有员工126人，其中管理人员20人（包括各工段段长），研发人员17人，技术、生产人员75人，销售人员14人。

大专以上学历的有41人，占所有人员的30%以上，高中以上学历占