CN107355214B - 潜油直线电机往复泵闭环控制系统 - Google Patents

潜油直线电机往复泵闭环控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种潜油直线电机往复泵闭环控制系统，包括：上位机、井下设备及井下监测单元；井下监测单元包括：电机测温热电偶、振动行程传感器及井下传感器；井下设备包括：套管及设置在套管内的油管、泵出口导压管、往复泵、泵入口导压管、潜油直线电机及直线电机推杆；往复泵的上端连接在所述油管的底部，下端连接潜油直线电机；潜油直线电机带动直线电机推杆在往复泵内移动；上位机接收井下监测单元测量的，并将电信号还原成对应的泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号，并绘制油井工况曲线。利用本发明，可以实现潜油直线电机的实时监测，实时准确的了解井下工况。

Description

潜油直线电机往复泵闭环控制系统
技术领域
本发明是关于稠油热采控制机电技术，特别是关于一种潜油直线电机往复泵闭环控制系统。
背景技术
对于地处环境敏感地区的油田(辽河油田)，机采井大部分为平台丛式井开发，95％的油井均为定向斜井，水平井井数1500多口。有杆泵在斜井与水平井应用中必然存在管杆偏磨，损失较大。据统计辽河油田年均报废油管近5万根，抽油杆7万根，累计损失合计5800万元。
常规应用的潜油直线电机柱塞泵系统，目前仅仅可以用于监测电流，通过电流变化判断井下机组工作情况，不能实时准确的了解井下工况。
发明内容
本发明实施例提供一种潜油直线电机往复泵闭环控制系统，可以实现潜油直线电机的实时监测，实时准确的了解井下工况。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种潜油直线电机往复泵闭环控制系统：上位机、井下设备及井下监测单元；所述井下监测单元设置在所述井下设备下方，通过潜油电缆与所述上位机连接；
所述井下监测单元用于测量包括泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号对应的测井数据，并将所述测井数据转换为电信号，包括：电机测温热电偶、振动行程传感器及井下传感器；
所述井下设备包括：套管及设置在所述套管内的油管、泵出口导压管、往复泵、泵入口导压管、潜油直线电机及直线电机推杆；所述往复泵的上端连接在所述油管的底部，下端连接所述潜油直线电机；所述潜油直线电机带动所述直线电机推杆在所述往复泵内移动；
所述上位机接收所述井下监测单元测量的，并将所述电信号还原成对应的泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号，并绘制油井工况曲线。
一实施例中，潜油直线电机往复泵闭环控制系统还包括：变频器，连接所述上位机及潜油直线电机，所述上位机根据所述油井工况曲线控制变频器调整所述潜油直线电机的频率。
一实施例中，所述油管与往复泵通过泵出口接箍连接，所述泵出口导压管一端连接所述泵出口接箍，另一端连接所述井下传感器。
一实施例中，所述往复泵与所述潜油直线电机通过泵入口接箍连接，所述泵入口导压管一端连接所述泵入口接箍，另一端连接所述井下传感器。
一实施例中，所述述泵出口导压管通过导压管连接螺栓连接所述泵出口接箍。
一实施例中，所述述泵入口导压管通过导压管连接螺栓连接所述泵入口接箍。
一实施例中，所述往复泵包括：固定阀及设置在所述固定阀下方的泵筒，所述泵筒中设置有柱塞，所述柱塞中设置有游动阀。
利用本发明，可以实现潜油直线电机的实时监测，实时准确的了解井下工况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的潜油直线电机往复泵闭环控制系统的结构框图；
图2为本发明实施例的潜油直线电机往复泵闭环控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例的泵出口接箍的结构示意图；
图4为本发明实施例的泵入口接箍的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的潜油直线电机往复泵闭环控制系统的结构框图，如图1所示，该潜油直线电机往复泵闭环控制系统包括：上位机、井下设备及井下监测单元。图2为本发明实施例的潜油直线电机往复泵闭环控制系统的结构示意图，如图2所示，井下监测单元包括：电机测温热电偶21、振动行程传感器22及井下传感器23。井下设备包括：套管24及设置在套管24内的油管25、泵出口导压管26、往复泵27、泵入口导压管28、潜油直线电机29、吸入口213、及直线电机推杆210。
一实施例中，潜油直线电机往复泵闭环控制系统还包括：变频器，连接上位机及潜油直线电机，上位机根据油井工况曲线控制变频器调整潜油直线电机的频率，以达到实时调参功能，保证油井正常生产，实现油井供采平衡。
如图2所示，井下监测单元设置在井下设备的下方，通过潜油电缆211与上位机212连接。往复泵27的上端连接在油管25的底部，下端连接潜油直线电机29，潜油直线电机29带动直线电机推杆210在往复泵27内移动。
一实施例中，油管25与往复泵27通过泵出口接箍连接，泵出口导压管26一端连接泵出口接箍，另一端连接井下传感器23。具体实施时，泵出口导压管26通过如图3所示的导压管连接螺栓31连接泵出口接箍30。
一实施例中，往复泵27与潜油直线电机29通过泵入口接箍连接，泵入口导压管28一端连接泵入口接箍，另一端连接井下传感器23。具体实施时，泵入口导压管28通过如图4所示的导压管连接螺栓41连接泵入口接箍40。
泵入口接箍40及泵出口接箍30作用主要有：连接往复泵泵与油管，并通过设置在接箍上的导压管连接螺栓与导压管(泵出口导压管26及泵入口导压管28)连接，以监测压力。
井下监测单元固定在潜油直线电机29下方，可以测量包括泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号对应的测井数据，该测井数据为模拟信号，井下监测单元需要将测井数据转换为电信号。
泵入口压力检测是通过设置泵入口接箍40将泵入口压力引致井下传感器23内实现的；泵出口压力检测是通过设置泵出口接箍30将泵出口压力引致井下传感器23内实现的；电机温度检测是通过设置热电偶置于电机内部实现的。具体地，泵吸入口压力通过与泵入口导压管28连接的井下传感器23测量；泵吸入口温度、泵出口温度通过电机测温热电偶21测量；泵出口压力通过与泵出口导压管26连接的井下传感器23测量，振动信号通过振动行程传感器22测量。
井下监测单元内部设置有各种转换芯片，用于将测量的测井数据由模拟信号转换为电信号，转换芯片可以为模数转换器等。具体地，井下传感器中集成了温度、压力、位移等等转化芯片，用于把模拟信号转化成电信号。
上述电信号按照不同采样周期循环采集，并按照设定时序通过潜游电缆211传输至地面上的上位机212。
上位机212接收所述井下监测单元测量的测量数据(转换后的电信号)，并将电信号还原成对应的泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号进行实时显示。同时利用泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号绘制油井工况曲线。
本发明实施例的往复泵与现有的往复泵不同，可以看作是倒置的往复泵。该倒置的往复泵包括：固定阀及设置在固定阀下方的泵筒，泵筒中设置有柱塞，柱塞中设置有游动阀常规柱塞游动阀变成固定阀，常规管式泵固定阀变成游动阀，以实现泵抽汲功能。
利用本发明，可以实现潜油直线电机的实时监测，实时准确的了解井下工况。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种潜油直线电机往复泵闭环控制系统，其特征在于，包括：上位机、井下设备及井下监测单元；所述井下监测单元设置在所述井下设备下方，通过潜油电缆与所述上位机连接；
所述井下监测单元用于测量包括泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号对应的测井数据，并将所述测井数据转换为电信号，所述井下监测单元包括：电机测温热电偶、振动行程传感器及井下传感器；
所述井下设备包括：套管及设置在所述套管内的油管、泵出口导压管、往复泵、泵入口导压管、潜油直线电机及直线电机推杆；所述往复泵的上端连接在所述油管的底部，下端连接所述潜油直线电机；所述潜油直线电机带动所述直线电机推杆在所述往复泵内移动；
所述上位机接收所述井下监测单元测量的测量数据，并将所述电信号还原成对应的泵吸入口压力、泵吸入口温度、电机温度、泵出口压力、泵出口温度及振动信号，并绘制油井工况曲线；
所述往复泵包括：固定阀及设置在所述固定阀下方的泵筒，所述泵筒中设置有柱塞，所述柱塞中设置有游动阀和柱塞固定阀。
2.根据权利要求1所述的潜油直线电机往复泵闭环控制系统，其特征在于，还包括：变频器，连接所述上位机及潜油直线电机，所述上位机根据所述油井工况曲线控制变频器调整所述潜油直线电机的频率。
3.根据权利要求1所述的潜油直线电机往复泵闭环控制系统，其特征在于，所述油管与往复泵通过泵出口接箍连接，所述泵出口导压管一端连接所述泵出口接箍，另一端连接所述井下传感器。
4.根据权利要求1所述的潜油直线电机往复泵闭环控制系统，其特征在于，所述往复泵与所述潜油直线电机通过泵入口接箍连接，所述泵入口导压管一端连接所述泵入口接箍，另一端连接所述井下传感器。
5.根据权利要求3所述的潜油直线电机往复泵闭环控制系统，其特征在于，所述泵出口导压管通过导压管连接螺栓连接所述泵出口接箍。
6.根据权利要求4所述的潜油直线电机往复泵闭环控制系统，其特征在于，所述泵入口导压管通过导压管连接螺栓连接所述泵入口接箍。
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