CN102312664A

CN102312664A - 数控智能采油机系统

Info

Publication number: CN102312664A
Application number: CN201110003181A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明涉及一种能节电、不偏磨的数控智能采油机系统。它是在油井中井口、油管、抽油泵、直线电机、配重顺序连接下潜到油层中，用电缆连接地面控制柜和油层中的直线电机，直线电机在油层中直接驱动抽油泵；没有抽油杆的重量及油管和抽油杆的摩擦力，没有地面庞大的抽油机，以接近零传动的直接驱动方式，把油井中的井液举升到地面，达到采油的目的。

Description

数控智能采油机系统

技术领域

本发明涉及一种油田采油使用的采油机系统，尤其是能防偏磨、防沙、节能、环保、维护工作量少、使用寿命长、能远程监控的油田采油用的数控智能采油机系统。

背景技术

1、目前油田采油用的采油系统分为两大类：

一是有杆采油系统：

包括游梁式抽油机驱动、皮带式抽油机驱动、链条式抽油机驱动、异型抽油机驱动、螺杆泵等；

二是无杆采油系统：

主要包括潜油电泵、水力活塞泵等，其中潜油电泵应用较广、它是一种无杆采油设备，其原理是通过潜油电机带动离心泵旋转将井液举升到地面，达到了采油的目的。这两类系统共同缺点是：系统效率低，电能消耗高。

以游梁式抽油机为例，游梁式抽油机被广泛应用于采油工艺，其特点在于结构相对简单、容易制造、维修方便，可靠性好等。但它的不足之处是必须借助减速器和四连杆机构等中间环节使电动机旋转运动变为直线运动。因驴头悬点运动加速度较大，平衡效果差；由于使用减速器和四连杆机构等较多的中间环节，造成系统效率很低；尤其在长冲程时体积变得庞大且笨重，使用材料多；造价高。

油田采油系统的电能消耗约占生产成本的30％以上，其中有杆采油系统的能耗所占比例较大，以游梁式抽油机系统为例；整个系统效率的最大目标值只有38％，而无杆采油系统的系统效率较有杆采油系统还低，尤其是多级离心泵。

2、传统的采油系统存在的其它问题：

(1)、传动环节多，维护、维修工作量大。因体积大和重量重，平衡调整困难。

(2)、存在冲程损失。

(3)、偏磨现象严重，造成井下作业费用过高。

如果传统的采油系统装置不改变，即使想要将系统提高1％也是非常困难的，从原理上讲，简化地面、地下驱动设备的潜力并不是很大，提高采油系统效率最有效的办法是改变目前的抽油方式，地面上直线式抽油机虽然减少了一些传动环节，但是仍然存在传动环节多以及偏磨现象，需要创新一种新的潜油直线电机采油系统弥补传统式抽油系统的不足，从采油方式上加以改革，采用潜油直线电机采油系统采油是实现节能降耗、杜绝偏磨、增产节约的有效途径，这将是采油工程的一个重大突破。

3、数控智能采油机系统三大优势：

其一、数控智能采油机系统将电能直接转换成举升井液动力，转换环节少，以较小的能耗达到较高系统效率。

其二、数控智能采油机系统将直线电机作为井下抽油泵的动力系统，易于机、泵一体化设计，更加方便实施油层分层开采工艺，可简化井下工具，降低施工难度，达到一层一泵精确分层开采的目的。

其三、因无需抽油杆，彻底解决抽油杆、油管摩擦和偏磨现象，大大增加油管使用期，检泵周期也相应延长

数控智能采油机系统易于控制，可随油井的实际油液的动态，调节泵的冲程、冲次，使整个系统处于全面协调开采状态，充分利用地层的能量，提高原油采收率。还可以利用电机运行产生的热量提高原油的温度，有效防止原油中蜡的析出。

发明内容：

为了克服现有的采油系统存在的管杆偏磨、耗电大、系统效率低、易沙卡、维护管理困难等不足，本发明提供一种数控智能采油机系统，该系统不仅能解决常规采油工艺存在的管杆偏磨、耗电大、系统效率低、易沙卡、维护管理困难等不足，而且能随油井的实际油液的动态，方便地调节泵的冲程、冲次，使抽油泵的运动部件能达到科学的运动方式，提高原油采收率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、油管与抽油杆偏磨问题。去掉常规的动力传动介质抽油杆，采用电缆传递动力，无抽油杆，采油工艺上管、杆偏磨这一技术难题彻底解决。

2、节能。去除所有的抽油杆重量，去掉地面庞大的抽油机设备，消除了油管和抽油杆的摩擦阻力，采用下拉泵把电机动子及抽油泵游动部分的重量，变成向上举升井液做正功的力，电机下部加装适量的配重，通过这些措施可以使电机出很小的力便能把井液从井下油层中举升到地面。

3、防沙卡。在泵的吸入口设置激光割缝筛管，从而有效阻止沙粒进入泵腔，为解决沙粒堵塞激光割缝缝隙，设计了强力清洗割缝功能，数控智能采油机系统每一个完整的冲程，仅留下吸入井液的1/5向地面举升，而4/5的井液则以较高的压力及流速向井液吸入的反方向冲刷激光割缝缝隙，数控智能采油机系统每一个冲程都是如此循环往复地重复这个清洗动作，从而保证滤沙管的过滤功能；在抽油泵的泵接头上端加装了很长的出油细管，出油口在细管的最上端且又加装防沙帽，出油细管外壁与出油油管内壁之间形成很大的空间当作沉沙口袋，这个沉沙装置能彻底解决常规抽油系统在停电或因其他原因停井时经常出现的沙埋抽油泵的难题。

4、作业方便。泵的游动部分与电机的动子连接部位经常出现撞击，连接必须非常可靠，不能脱离；用常规螺纹连接如果不加紧固胶长期撞击会使螺纹松动，加了紧固胶在拆卸时因井口有大量的天然气不能动火；连接螺纹在紧固胶作用下不用火烤根本打不开连接部位，如果数控智能采油机系统中直线电机和抽油泵有一个运动部位卡死，作业时无法拆开就严重影响正常的油井作业；为此在电机及抽油泵连接部位改成卡槽连接，且把抽油泵设计成在上运行死点时，游动部位的连接杆最外端的卡槽始终露在泵体外端，泵体外端采用油管螺纹连接有自锁紧、自对中、自密封性；这样保证整个系统在井场安装作业时能方便地快速连接，遇到问题起井作业时不管是抽油泵卡住还是电机卡住，都能方便快速的拆卸。

5、远程监控：采用比较成熟的无线传输技术，把井场地面控制器的各种有用参数传到总部的计算机上，进行远程监测及调控。

6、寿命长：抽油泵的泵筒采用特殊镀层技术，柱塞采用合金喷焊技术，电机定子的内管内壁采用特殊的镀层，且又加了一个辅助内管，平常运行时仅是辅助内管受磨损，电机动子极块外圆采用特殊的合金喷焊技术非常耐磨，极块的外圆设计有安装耐磨带的凹槽，上面装特殊的耐磨带，使电机动子与电机定子内腔通过耐磨带接触，这样有效保证电机定子管内壁不受伤害，每次作业时把电机定子的辅助内管及动子上的耐磨带换成新的，从而大大增加直线电机的使用寿命。直线电机上装有温度传感器，如果井下油层液面低于抽油泵的吸入口，井液流动性减少，电机温度升高传感器把温度信号及时传给地面控制器，控制器会做出让直线电机减少冲次或停机等待指令，这样能减少电机升温过高、避免抽油泵干磨、减少无用功，增加整个系统的使用寿命。

有益效果：

本发明的有益效果是，可以在油井正常采油的同时，因不使用光杆密封器，所以无地面井口的漏油现象，起到环保作用；地面无动力设备、没有旋转部件、无噪音，在生活区及商务区的油井使用本装置，不扰民，安全性能高；没有庞大的抽油机，没有抽油杆，地面占地面积小(1.6M²)、节省大量的钢材、节省土地、井场维护管理的工作量小。

附图说明

图1是本发明的数控智能采油机系统的结构原理图。

图2是本发明的数控智能采油机系统的采油示意图。

图1、图2中02、地面，04.井口，05.套管，06.油管(27/8NU)，07.泄油器，08.电缆，09.油管，10.沉沙口袋，11地面输油管，18传感器，20.防沙出油管，30.泵接头，40.抽油泵激光割缝防沙外壳，50.第一固定柱塞，55.第一游动泵筒，60.第一阀球，70.第一阀座，80.第二阀球，90.第二阀座，100.抽油泵工作腔室，110.第二固定柱塞，120.第二游动泵筒，130.游动泵筒扶正器，140.母挂扣，150.公挂扣，160.密封推杆，170.密封器缸体，180.控制柜，190.电缆，200.过渡接头，210.电机定子管，220.电机定子辅管，230.电机外壳，240.公挂扣，250.母挂扣，260.电机动子磁缸，270.耐磨带，275.电机动子极块，276、电机动子，278、直线电机，279、直线电机定子，280.母挂扣，290.公挂扣，300.配重，310.弹性扶正器，320、尾管，330、井液

具体实施方式：

在图1中，地面井口04、油管09、泄油器07、泵接头30、抽油泵激光割缝防沙外壳40、密封器缸体170、电机外壳230、弹性扶正器310、尾管320串联；泵接头30与防沙出油管20连接，套管05与地面井口04连接，抽油泵激光割缝防沙外壳40与第一固定柱塞50、第二固定柱塞110连接，第一游动泵筒55、第二游动泵筒120、游动泵筒扶正器130、密封推杆160、母挂扣140、公挂扣150、电机动子276、配重300连接，控制柜180、电缆190与直线电机278连接。

在图1所示实施例中，地面控制柜180把动力信号通过电缆190传给井下直线电机278，直线电机定子279把动力信号转变成电磁力、电磁力与电机动子276上的电机动子磁缸260相互吸引使电机动子276按规定程序移动，电机动子276带动第一游动泵筒55

第二游动泵筒120在第一固定柱塞50与第二固定柱塞110上移动，抽油泵工作腔室100的容积发生变化，当电机动子276向上运动时抽油泵工作腔室100增大形成负压，第一阀球60、第一阀座70关闭，井液在大气压强下使第二阀球80、第二阀座90打开，通过抽油泵激光割缝防沙外壳40、进入抽油泵工作腔室100，当电机动子276向下运动时抽油泵工作腔室100减小形成正压，使第二阀球80、第二阀座90关闭，第一阀球60、第一阀座70打开，井液330进入油管，此动作在地面控制柜180指挥下井下电机动子276反复运行，井液330被举升到地面，达到采油目的。

在图1所示实施例中，当电机动子276向下运动时，第一游动泵筒55、第二游动泵筒120、电机动子276、配重300的重量在地球引力作用下向下做正功，增加直线电机278的拉力，达到节电目的。

电机动子276与第一游动泵筒55、第二游动泵筒120通过母挂扣140、公挂扣150连接，这样既保证运动部件不受同轴度限制，也能使系统在安装、拆卸时方便。

电机动子磁260与电机定子辅管220通过耐磨带270接触摩擦，这样保护了电机定子辅管220内壁不受损伤，增强了直线电机278的寿命。

[0038] 在图1所示实施例中，第一游动泵筒55、第二游动泵筒120在第一固定柱塞50与第二固定柱塞110上移动产生的容积变化，大于抽油泵工作腔室100的容积变化，进入抽油泵激光割缝防沙外壳40里面的井液330大部分又通过抽油泵激光割缝防沙外壳40的缝隙高速排出，冲洗抽油泵激光割缝防沙外壳40的缝隙，起到防沙的作用。在图1所示实施例中，防沙出油管20的口部远远高于泵接头30，与油管内腔形成沉沙口袋10，起到防沙埋作用。

图2数控智能采油机采油系统示意图是对图1形成产品的构造图，直观、易懂。

Claims

1.数控智能采油机系统，在油井中，井口、油管、直线电机顺序连接，其特征是：井口、油管和抽油泵连接，抽油泵与直线电机连接潜入井下油层中，电缆沿着油管外壁连接地面井口和井下油层中的直线电机。

2.根据权利要求1所述的数控智能采油机系统，其特征是：圆形油管与圆形抽油泵激光割缝防沙外壳连接，圆形抽油泵激光割缝防沙外壳通过密封缸体与圆形电机外壳连接，抽油泵的圆形游动泵筒与直线电机的圆形动子连接。

3.根据权利要求1所述的数控智能采油机系统，其特征是：圆形抽油泵外壳用激光器割缝，泵接头出口处连接一防沙出油管并向上延伸。

4.根据权利要求1所述的数控智能采油机系统，其特征是：抽油泵的游动泵筒通过公、母挂扣与电机动子连接，动子下端连接配重。

5.根据权利要求1所述的数控智能采油机系统，其特征是：电机动子极块上面加装耐磨带。

6.根据权利要求1所述的数控智能采油机系统，其特征是：电机定子管内腔加装电机定子辅管。