CN108626139A - 一种潜油电泵出口处参数测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井下采油监控设备技术领域，具体涉及一种潜油电泵出口处参数测量装置。其包括：安装于油管内并位于潜油电泵出口处的传感器模块；安装于潜油电机下方的信号接收模块；连接传感器模块和信号接收模块的信号线，所述信号线从油管内穿出，经过环空间隙并穿过电机内部到达信号接收模块；安装于地面的信号处理显示设备；连接信号处理显示设备和信号接收模块的UVW电缆，所述UVW电缆穿过潜油电机内部并在潜油电机内成绕组形式。上述测量装置不受套管尺寸的影响；并避免造成毛细钢管磨损的风险和泄漏问题；可实现潜油电泵出口多参数测量；可极大提高多参数测量的精度；使用信号线形式的数据传递，可极大提高参数测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及井下采油监控设备技术领域，具体涉及一种潜油电泵出口处参数测量装置。
背景技术
潜油电泵是井下工作的多级离心泵,同油管一起下入井内,地面电源通过变压器、控制屏和动力电缆将电能输送给井下潜油电机,使潜油电机带动多级离心泵旋转,将电能转换成机械能,把油井中的井液举升到地面。而在采油过程中，需要对潜油电泵出口处的油温度、压力和流量等参数进行监控，从而了解井况和潜油电泵机组运转情况，优化油井产量，延长潜油电泵机组的寿命。
现有的潜油电泵出口处参数测量装置为通过一根毛细钢管连接潜油电泵出口附近的油管和位于潜油电机下部的传感器，且毛细钢管放置于油管与套管的环空间隙中，其原理是将油管中的一部分油液引入毛细钢管，毛细钢管中的油液与油管中压力平衡，从而通过传感器直接测量毛细钢管内的压力信息并传输至地面显示设备。而上述参数测量的装置存在以下技术缺陷：在使用常规套管尺寸情况下(内径为121.3mm)，由于环空间隙尺寸限制，影响毛细钢管的正常工作，同时，无法为毛细钢管添加保护措施，易导致其受到电机或套管的碰撞或挤压而断裂，从而造成毛细钢管的泄漏风险；由于现有技术是利用毛细钢管引流油管内油液到潜油电泵下部进行测量，因此，只能测量压力数值，而不能对除压力以外的参数进行测量；同时，一般毛细钢管在经过潜油电泵、联轴器、保护器和潜油电机后，其长度在20米左右，距离过长导致其存在堵塞风险，从而极大影响参数测量的准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为：提供一种潜油电泵出口处参数测量装置，该装置不受套管尺寸的限制，可解决现有参数测量装置造成的毛细钢管受潜油电泵振动而出现磨损和泄漏的问题；解决现有使用毛细钢管不能对除压力以外的参数进行测量的缺陷；同时，也避免了由于毛细钢管长度过长造成的堵塞风险，影响测量准确性的问题。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种潜油电泵出口处参数测量装置，包括：
安装于油管内并位于潜油电泵出口处的传感器模块；
安装于潜油电机下方的信号接收模块；
连接传感器模块和信号接收模块的信号线，所述信号线从油管内穿出，经过套管内部的环空间隙到达潜油电机顶部，且信号线穿过潜油电机内部并从潜油电机底部穿出连接至信号接收模块，所述信号线用于将传感器模块测量的参数传输至信号接收模块；
安装于地面的信号处理显示设备；
连接信号处理显示设备和信号接收模块的UVW电缆，所述UVW电缆穿过潜油电机内部并在潜油电机内成绕组形式，所述UVW电缆用于为信号接收模块和潜油电机供电，并将信号接收模块发出的信号传输至信号处理显示设备。
在一种优选的实施方式中，所述油管的侧壁具有第一通孔，在所述第一通孔上螺纹连接有连接机构，所述信号线包括内部线和外部线，所述内部线位于油管内并连接传感器模块和连接机构，所述外部线连接信号接收模块和连接结构，所述外部线一部分位于环空间隙中，另一部分经由潜油电机的内部连接至信号接收模块。
在一种优选的实施方式中，所述连接机构包括密封螺杆和密封接头，所述密封螺杆与第一通孔螺纹连接，且在与油管侧壁接触的密封螺杆表面安装有第一密封圈，所述密封螺杆沿轴线方向上具有贯穿其内部的第二通孔，所述密封接头穿过第二通孔并螺纹连接于第二通孔中，且在第二通孔和密封接头之间安装有第二密封圈，所述内部线和外部线分别与密封接头的两端连接。
在一种优选的实施方式中，所述第一密封圈和第二密封圈材料均为氟硅橡胶。
在一种优选的实施方式中，所述连接机构和潜油电机之间的外部线与UVW电缆通过壳套包裹形成铠装电缆。
在一种优选的实施方式中，所述传感器模块包括外壳、压力传感器、温度传感器和电子流量计，所述压力传感器、温度传感器和电子流量计均安装于外壳内且通过信号线连接，所述压力传感器、温度传感器和电子流量计的测量组件位于外壳与油管内壁之间的空间内用于测量油管内原油的压力、温度和流量数据。
在一种优选的实施方式中，所述信号处理显示设备包括信号处理器、显示器和变频器，所述信号处理器连接显示器和变频器，信号处理器接收UVW电缆传输的参数信号并传输至显示器上显示，所述变频器连接采油控制系统。
本发明的有益效果是：通过安装于油管内部并位于潜油电泵出口处的传感器模块直接测量参数，并通过信号线连接传感器模块和信号接收模块，且信号线穿过潜油电机内部，从而实现泵出口处参数直接测量和信号传输。将毛细钢管的油液传递转化为信号传递，信号线穿过潜油电机内部从而不需要考虑毛细钢管尺寸，也无需考虑潜油电机振动摩擦对毛细钢管的影响，因此该装置不受套管尺寸的限制；避免因套管和潜油电机的碰撞或挤压而造成的毛细钢管断裂导致的泄露问题；使用传感器模块可放入多种传感器，从而可实现潜油电泵出口多参数测量；使用信号线形式的数据传递，消除了毛细钢管较长造成的堵塞风险，从而极大提高参数测量的准确性。
附图说明
图1是现有的潜油泵出口处参数测量装置的剖面图；
图2是本发明所述潜油泵出口处参数测量装置的剖面图；
图3是本发明所述连接机构的爆炸图；
图4是本发明所述连接机构的剖面图；
图5是本发明所述传感器模块的局部放大图；
图6是本发明所述铠装电缆的主视图。
图中各附图标记为：11、21：套管，12、22：油管，131、231：潜油电泵，132、232：联轴器，133、233：保护器，134、234：潜油电机，14：毛细钢管，15、252：压力传感器，16、26：信号接收模块，171：动力电缆，172、271：信号处理显示设备，241：内部线，242：外部线，243：壳套，244：UVW电缆，25：传感器模块，251：外壳，253：温度传感器，254：电子流量计，28：连接机构，281：密封螺杆，282：第一密封圈，283：密封接头，284：第二密封圈。
具体实施方式
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
如图1所示为现有技术中对潜油电泵131出口处参数进行测量的装置剖面图，其中，在油管12上钻一小孔，将一根外径为3.175mm(常用最小外径)的毛细钢管14插入油管12中，并在潜油电机134的下端安装有信号接收模块16，将毛细钢管14另一端连接压力传感器15，且压力传感器15直接连接在信号接收模块16上，信号接收模块16通过动力电缆171与地面的信号处理显示设备172连接。上述结构的缺陷在于：(1)由于潜油电机134和套管11之间的环空间隙较小，毛细钢管14在通过环空间隙时，不仅需要考虑其通过性，还需保留一部分空间为其添加保护措施，在实际生产中，套管11常用内径尺寸选择为121.3mm，潜油电机134常用外径尺寸选择为114mm，此时环空间隙仅为3.65mm，但是毛细钢管14的最小常规外径尺寸为3.175mm，受空间限制，无法对毛细钢管14进行抗振保护，在潜油电机134工作时，产生的强烈高频振动无法得到化解，长期工作对毛细钢管14造成摩擦和挤压，造成毛细钢管14断裂从而存在泄漏风险；(2)毛细钢管14测量参数的原理为：通过将油管12中的油液经毛细钢管14引导至压力传感器15的感应头处，达到压力平衡后，可通过测量毛细钢管14中的油液压力从而间接测量油管12中的油液参数，但是，测量的参数仅局限于压力，并不能对除压力以外的参数进行测量；(3)一般毛细钢管14在经过潜油电泵131、联轴器132、保护器133和潜油电机134后，其长度在20米左右，存在堵塞风险，从而极大影响参数测量的准确性。
本发明针对现有技术中使用毛细钢管14测量油液参数方法中的缺陷，进行相应改进，从而克服上述技术缺陷，以下，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图2所示为本实施例所述潜油电泵231出口处参数测量装置的剖面图，油井的固有结构包括油管22和套管21。在油管22的末端连接有潜油电泵231，并通过潜油电泵231下部连接的联轴器232和保护器233连接潜油电机234，从而实现将井下原油举升至地面的目的。本实施例中，将信号线伸进油管22侧壁的第一通孔，并通过连接机构28固定于第一通孔上。位于油管22内部的信号线为内部线241，位于油管22外部的信号线为外部线242，在内部线241一端连接有传感器模块25，用于对油管22内、潜油电泵231出口处的油液压力、温度和流量参数进行测量。将外部线242的一部分与UVW电缆244包裹于壳套243内形成铠装电缆，从而保证信号线不受摩擦损坏，铠装电缆从连接机构28的下部延伸至潜油电机234上端，且在潜油电机234内部，外部线242直接穿过潜油电机234内部，UVW电缆244为绕组形式，在潜油电机234底部，外部线242和UVW电缆244均连接于信号接收模块。传感器模块25将测量的油管22中油液参数经信号线传输至信号接收模块26，信号接收模块26将参数信号经UVW电缆244传输至地面的信号处理显示设备271，同时，UVW电缆244为潜油电机234和信号接收模块26供电。所述的信号处理显示设备271包括信号处理器、显示器和变频器，所述信号处理器连接显示器和变频器，信号处理器接收UVW电缆244传输的参数信号并传输至显示器上显示，所述变频器连接采油控制系统用于自动控制潜油电泵231的转速，从而根据测量参数实时调整机组状态。由于信号线在位于潜油电机234处安装于潜油电机234内部，且潜油电机234具有较大尺寸，其与套管21间空隙最小，因此，信号线的安装不受套管21尺寸影响，并避免由于潜油电机234长期运行造成的振动摩擦信号线，造成其损坏；同时，相对于现有技术来说，不存在毛细钢管输液距离过长造成局部堵塞影响测量精度的问题。
结合图3和图4，所述的连接机构28包括密封螺杆281和密封接头283，密封螺杆281通过螺纹连接于油管22的第一通孔上，且为保证密封性，在与油管22接触的密封螺杆281表面安装有第一密封圈282。在密封螺杆281的轴线上具有贯穿其内部的第二通孔，在第二通孔中螺纹连接有密封接头283，在密封接头283上安装有第二密封圈284用于保证第二通孔和密封接头283之间的密封性。将密封接头283的两端分别连接内部线241和外部线242，从而实现信号线穿过并密封油管22防止泄漏的目的。由于现有技术中使用毛细钢管穿过油管22进行导液，在使用密封机构对毛细钢管和油管22间的间隙进行密封时，密封力度不能太大，以免将毛细钢管挤压造成变形，因而，其密封性很难保证，导致在长期使用后，极易造成接合处的泄漏。在使用上述密封螺杆281和密封接头283组合，并使用信号线形式进行电信号传输后，可保证其相比于毛细钢管的密封具有更好的密闭性，避免长期使用导致的油管22第一通孔处的泄漏。同时，第一密封圈282和第二密封圈284优选材料均为氟硅橡胶，其具有耐热性、耐高电压性、耐气候老化等优异性能，在井下环境中，氟硅橡胶能承受较高的温度，高温下抗老化性能优异；同时，它还具有耐油、耐酸碱性和更低的表面能的性能，长期在油管22酸碱环境中不易出现变性、老化、泄漏的问题，进一步提高连接机构28的密封性能。
如图5所示，所述传感器模块25包括外壳251、压力传感器252、温度传感器253和电子流量计254。压力传感器252、温度传感器253和电子流量计254安装于外壳251内并连接内部线241，且压力传感器252、温度传感器253和电子流量计254的测量组件位于外壳251与油管22内壁之间的空间内用于测量油管22内原油的压力、温度和流量数据。相比于现有的测量装置只能测量压力数据，不能对温度、流量等数据进行测量的缺陷，上述结构可同时对压力、温度和流量进行实时测量监控，且测量点位于潜油电泵231出口处上方的油管22内部，属于直接测量，测量精度更高。
如图6所示，铠装电缆包括外壳251以及位于外壳251内部的UVW电缆244和一部分信号线，其中，信号线有两根，同时作为传感器模块的供电和信号传输载体。此结构充分利用潜油电泵231和地面的信号处理显示设备271间的原有UVW电缆244，节省了空间，并方便检修维护。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种潜油电泵出口处参数测量装置，其特征在于，包括：
安装于油管内并位于潜油电泵出口处的传感器模块；
安装于潜油电机下方的信号接收模块；
连接传感器模块和信号接收模块的信号线，所述信号线从油管内穿出，经过套管内部的环空间隙到达潜油电机顶部，且信号线穿过潜油电机内部并从潜油电机底部穿出连接至信号接收模块，所述信号线用于将传感器模块测量的参数传输至信号接收模块；
安装于地面的信号处理显示设备；
连接信号处理显示设备和信号接收模块的UVW电缆，所述UVW电缆穿过潜油电机内部并在潜油电机内成绕组形式，所述UVW电缆用于为信号接收模块和潜油电机供电，并将信号接收模块发出的信号传输至信号处理显示设备。
2.如权利要求1所述的一种潜油电泵出口处参数测量装置，其特征在于，所述油管的侧壁具有第一通孔，在所述第一通孔上螺纹连接有连接机构，所述信号线包括内部线和外部线，所述内部线位于油管内并连接传感器模块和连接机构，所述外部线连接信号接收模块和连接结构，所述外部线一部分位于环空间隙中，另一部分经由潜油电机的内部连接至信号接收模块。
3.如权利要求2所述的一种潜油电泵出口处参数测量装置，其特征在于，所述连接机构包括密封螺杆和密封接头，所述密封螺杆与第一通孔螺纹连接，且在与油管侧壁接触的密封螺杆表面安装有第一密封圈，所述密封螺杆沿轴线方向上具有贯穿其内部的第二通孔，所述密封接头穿过第二通孔并螺纹连接于第二通孔中，且在第二通孔和密封接头之间安装有第二密封圈，所述内部线和外部线分别与密封接头的两端连接。
4.如权利要求3所述的一种潜油电泵出口处参数测量装置，其特征在于，所述第一密封圈和第二密封圈材料均为氟硅橡胶。
5.如权利要求2所述的一种潜油电泵出口处参数测量装置，其特征在于，所述连接机构和潜油电机之间的外部线与UVW电缆通过壳套包裹形成铠装电缆。
6.如权利要求1所述的一种潜油电泵出口处参数测量装置，其特征在于，所述传感器模块包括外壳、压力传感器、温度传感器和电子流量计，所述压力传感器、温度传感器和电子流量计均安装于外壳内且通过信号线连接，所述压力传感器、温度传感器和电子流量计的测量组件位于外壳与油管内壁之间的空间内用于测量油管内原油的压力、温度和流量数据。
7.如权利要求1所述的一种潜油电泵出口处参数测量装置，其特征在于，所述信号处理显示设备包括信号处理器、显示器和变频器，所述信号处理器连接显示器和变频器，信号处理器接收UVW电缆传输的参数信号并传输至显示器上显示，所述变频器连接采油控制系统。
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