CN112145158B - 潜油电机井下压力及温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潜油电机井下压力及温度监测装置，此装置安装在直线电机下部，通过直线电机管柱一同下入油井，利用温度传感器采集直线电机外部温度，并将信号传递给压力和温度变送电路，对电机内部温度进行折算求解，压力传感器探头安装在变送器外壳右端，探头敏感面与监测装置内部液压直接接触而间接测得井下压力。并将压力信号传递给压力和温度变送电路。压力和温度变送电路通过计算获得井下直线电机的实时温度和压力数据，再通过井下动力电缆将信号传输到井口接收装置，从而实现潜油电机井下压力、温度实时监测。

Description

潜油电机井下压力及温度监测装置

技术领域

本发明涉及一种油井井下测试装置，具体涉及一种潜油电机井下压力及温度监测装置。

背景技术

油田普遍采用抽油机有杆泵采油系统，虽然具有结构简单、装置耐用、可靠性强、技术成熟等优点，但也存在一些难以克服的问题：一是系统效率偏低、能耗高，二是杆管偏磨问题，三是调参复杂，这些问题不但制约了油井免修期的进一步提高、降低了生产时率，同时也增加了油井后期的运行、维护成本。目前，已研发出直线电机无杆采油工艺，通过置于井下的直线电机直接驱动抽油泵往复运动实现举升抽油的目的。

井下直线电机必须满足两个条件才能使潜油直线电机正常地工作。一是潜油直线电机的所处环境的工作温度，二是潜油直线电机工作时必须完全浸泡在液体中。当井下油液面一旦低于潜油直线电机，其直线电机就会空载运转丧失散热条件，使电机急剧发热导致电机损坏。因此如何实时地监测到潜油直线电机处在井下油液中的位置和监测到井下直线电机的温度，是潜油直线电机能否正常工作的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潜油电机井下压力及温度监测装置，用于解决现有技术的问题，本发明可以随时掌握油井生产动态，达到优化人工开采，降低作业成本并提高油井和油田的经济效益的目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

潜油电机井下压力及温度监测装置，包括连接在直线电机尾管下部的尾管堵头，尾管堵头的下部连接有上接头，上接头下部连接有上堵头，上堵头下部连接有滤波器外筒，滤波器外筒中设置有滤波器，滤波器外筒的下部连接有下堵头，下堵头通过隔离环连接有变送器外壳，变送器外壳中设置有压力和温度变送电路，变送器外壳的下部设有绝缘油压力传感器探头，且绝缘油压力传感器探头的信号线连接至压力和温度变送电路，还包括连接在直线电机上的温度探头，温度探头的信号线通过滤波器连接至压力和温度变送电路，压力和温度变送电路通过井下动力电缆连接至井口接收装置；

上堵头、滤波器外筒、下堵头、隔离环以及变送器外壳的外侧设有外套筒，且外套筒与上接头通过螺纹连接，外套筒的下侧通过螺纹连接有底部接头，且下堵头、隔离环以及变送器外壳的外侧和外套筒及底部接头的内侧形成绝缘油腔，底部接头上设置有连通至绝缘油腔的单向注油阀。

进一步地，直线电机尾管与尾管堵头通过法兰螺栓连接，尾管堵头与上接头通过法兰螺栓连接。

进一步地，外套筒与上接头和底部接头的连接处均设置有氟橡胶密封圈。

进一步地，上堵头和下堵头分别与滤波器外筒两端通过螺纹连接，且上堵头和下堵头与滤波器外筒的连接处均设置有密封圈。

进一步地，滤波器通过密封胶灌封在滤波器外筒中，压力和温度变送电路通过密封胶灌封在变送器外壳中。

进一步地，底部接头的下部设有用于连接扶正器的扶正器连接口。

进一步地，底部接头上设计有六方扳手卡位槽。

进一步地，单向注油阀上设有与其配合的单向阀堵头。

进一步地，隔离环采用聚四氟乙烯材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明安装在直线电机下部，通过直线电机管柱一同下入油井，利用温度传感器采集直线电机外部温度，并将信号传递给压力和温度变送电路，对电机内部温度进行折算求解，压力传感器探头安装在变送器外壳右端，探头敏感面与监测装置内部液压直接接触而间接测得井下压力。并将压力信号传递给压力和温度变送电路。压力和温度变送电路通过计算获得井下直线电机的实时温度和压力数据，再通过井下动力电缆将信号传输到井口接收装置，从而实现潜油电机井下压力、温度实时监测，可以随时掌握油井生产动态，达到优化人工开采，降低作业成本并提高油井和油田的经济效益的目的，同时有效保护直线电机，避免空载运转丧失散热条件，使电机急剧发热导致电机损坏。

进一步地，外套筒与上接头和底部接头的连接处均设置有氟橡胶密封圈，可以有效实现密封。

进一步地，底部接头的下部设有用于连接扶正器的扶正器连接口，下井时，在底部接头装有弹性扶正器，防止井下监测装置与井下套管碰撞。

进一步地，变送器外壳不是地线，为防止其接地，通过采用圆形隔离环与滤波器外壳相连，隔离环采用聚四氟乙烯材料制成，有效进行绝缘。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明与直线电机的连接示意图。

其中，1-尾管堵头、2-上接头、3-上堵头、4-滤波器外筒、5-外套筒、6-下堵头、7-隔离环、8-变送器外壳、9-底部接头、10-法兰螺栓、11-第二密封插头、12-引线通道、13-滤波器、14-密封圈、15-压力和温度变送电路、16-绝缘油压力传感器探头、17-单向注油阀、18-单向阀堵头、19-扶正器连接口、20-直线电机、21-温度探头、22-第一密封插头、23-穿线管、24-直线电机尾管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1和图2，潜油电机井下压力及温度监测装置，包括连接在直线电机尾管24下部的尾管堵头1，直线电机尾管24与尾管堵头1通过法兰螺栓10连接，尾管堵头1的下部连接有上接头2，尾管堵头1与上接头2通过法兰螺栓10连接，上接头2下部连接有上堵头3，上堵头3下部连接有滤波器外筒4，滤波器外筒4中设置有滤波器13，滤波器13通过密封胶灌封在滤波器外筒4中，滤波器外筒4的下部连接有下堵头6，上堵头3和下堵头6分别与滤波器外筒4两端通过螺纹连接，且上堵头3和下堵头6与滤波器外筒4的连接处均设置有密封圈14，下堵头6通过隔离环7连接有变送器外壳8，变送器外壳8中设置有压力和温度变送电路15，压力和温度变送电路15通过密封胶灌封在变送器外壳8中，变送器外壳8的下部设有绝缘油压力传感器探头16，且绝缘油压力传感器探头16的信号线连接至压力和温度变送电路15，还包括连接在直线电机20上的温度探头21，温度探头21的信号线通过滤波器13连接至压力和温度变送电路15，压力和温度变送电路15通过井下动力电缆连接至井口接收装置；其中，直线电机20和直线电机尾管24之间连接有穿线管23，温度探头21的信号线通过直线电机20上的第一密封插头22连接至穿线管23，然后信号线通过直线电机尾管24和尾管堵头1连接至上接头2，通过上接头2上的第二密封插头11连接至上堵头3中间的引线通道12，通过滤波器13后，由下渡头6和隔离环7中间的通道连接至变送器外壳8中的压力和温度变送电路15。

上堵头3、滤波器外筒4、下堵头6、隔离环7以及变送器外壳8的外侧设有外套筒5，且外套筒5与上接头2通过螺纹连接，外套筒5的下侧通过螺纹连接有底部接头9，底部接头9的下部设有用于连接扶正器的扶正器连接口19，外套筒5与上接头2和底部接头9的连接处均设置有氟橡胶密封圈，且下堵头6、隔离环7以及变送器外壳8的外侧和外套筒5及底部接头9的内侧形成绝缘油腔，底部接头9上设计有六方扳手卡位槽，底部接头9上设置有连通至绝缘油腔的单向注油阀17，单向注油阀17上设有与其配合的单向阀堵头17。

下面对本发明的操作过程做详细描述：

潜油直线电机井下压力及温度监测装置主要包括尾管堵头1、上接头2、上堵头3、滤波器外筒4、外套筒5、下堵头6、隔离环7、变送器外壳8、底部接头9、法兰螺栓10、滤波器13、压力和温度变送电路15、单向注油阀17、单向阀堵头18、扶正器连接口19。

在线监测装置安装在直线电机20下部，通过法兰螺栓10与井下采油直线电机尾管24连接，因此在采油电机尾管堵头1和监测装置之间设计一个过渡连接接口即上接头2。上接头2的上部通过法兰螺栓10与电机尾管堵头1连接，下部通过法兰和六角螺栓与滤波器外筒4相连接，同时上接头2通过螺纹和外套筒5连接。外套筒5作为整个监测装置的保护套管，它不仅要与整个油井的管径匹配，还应具有较高的机械强度和抗腐蚀性。本发明采用17-4PH的材料，能够满足井下测试仪器外壳类零件耐高温、高压和耐强腐蚀的使用条件。外套筒5两端分别通过螺纹与上接头2和底部接头9相连接，两端密封选用耐150度140Mpa抗腐蚀的石油专用氟橡胶密封圈，实现井下监测装置第一道密封。上堵头3、下堵头6均通过螺纹、高温O型密封圈14与滤波器外筒4连接，实现井下监测装置第二道密封。同时，在滤波器外筒4和滤波器13之间灌封密封胶，实现井下监测装置第三道密封。底部接头9外侧设计了六方扳手卡位槽，便于装卸。

上接头2上装有第二密封插头11，上堵头3中间形成引线通道12，方便井下监测电路的电源正极接头与电机星点相连接。底部接头9通过螺纹结构与外套筒5连接，底部接头9侧边装有一个单向注油阀17及单向阀堵头18,当采油电机与监测装置连接后，单向注油阀17顶部有油嘴，通过油嘴向单向注油阀17注入液压绝缘油，当油注满后，经过多次循环将气泡排出，将底部接头9与压力平衡装置相连，保证监测装置内部液压绝缘油的压力与井下压力预测值相同。注油结束后，用带有密封圈的单向阀堵头18将单向注油阀17入口密封。监测装置最下端是扶正器连接口19，下井时在底部接头19装有弹性扶正器，防止井下监测装置与井下套管碰撞。

压力和温度变送电路15位于监测装置的下部，密封在变送器外壳8内部，密封方式与滤波器13相同，压力和温度变送电路15被灌封在变送器外壳8内部，绝缘油压力传感器探头16被安装在变送器外壳8下端，探头敏感面与监测装置内部液压油直接接触而间接测得井下压力。温度探头21装在直线电机20的定子外壳表面，可以间接测出电机温度，温度探头21信号线通过第一密封插头22引入直线电机内部，通过穿线管23，经过直线电机尾管24，再经过引线通道12，再经过滤波器13，穿过下堵头6和隔离环7，连接到压力和温度变送电路15。变送器外壳8不是地线，为防止其接地，通过采用圆形隔离环7与滤波器外壳8相连。隔离环7采用聚四氟乙烯材料制成。

使用时，潜油电机井下压力及温度监测装置安装在直线电机20下部，通过直线电机管柱一同下入油井，利用温度探头21采集直线电机外部温度，并将信号传递给压力和温度变送电路15，对电机内部温度进行折算求解，绝缘油压力传感器探头16安装在变送器外壳8下端，探头敏感面与监测装置内部液压油直接接触而间接测得井下压力。并将压力信号传递给压力和温度变送电路15。压力和温度变送电路15通过计算获得井下直线电机的实时温度和压力数据，再通过井下动力电缆将信号传输到井口接收装置，从而实现潜油电机井下压力及温度的实时监测。

Claims (9)

1.潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，包括连接在直线电机尾管（24）下部的尾管堵头（1），尾管堵头（1）的下部连接有上接头（2），上接头（2）下部连接有上堵头（3），上堵头（3）下部连接有滤波器外筒（4），滤波器外筒（4）中设置有滤波器（13），滤波器外筒（4）的下部连接有下堵头（6），下堵头（6）通过隔离环（7）连接有变送器外壳（8），变送器外壳（8）中设置有压力和温度变送电路（15），变送器外壳（8）的下部设有绝缘油压力传感器探头（16），且绝缘油压力传感器探头（16）的信号线连接至压力和温度变送电路（15），还包括连接在直线电机（20）上的温度探头（21），直线电机（20）和直线电机尾管（24）之间连接有穿线管（23），温度探头（21）的信号线通过直线电机（20）上的第一密封插头（22）连接至穿线管（23），然后信号线通过直线电机尾管（24）和尾管堵头（1）连接至上接头（2），通过上接头（2）上的第二密封插头（11）连接至上堵头（3）中间的引线通道（12），通过滤波器（13）后，由下堵头（6）和隔离环（7）中间的通道连接至变送器外壳（8）中的压力和温度变送电路（15），压力和温度变送电路（15）通过井下动力电缆连接至井口接收装置；

上堵头（3）、滤波器外筒（4）、下堵头（6）、隔离环（7）以及变送器外壳（8）的外侧设有外套筒（5），且外套筒（5）与上接头（2）通过螺纹连接，外套筒（5）的下侧通过螺纹连接有底部接头（9），且下堵头（6）、隔离环（7）以及变送器外壳（8）的外侧和外套筒（5）及底部接头（9）的内侧形成绝缘油腔，底部接头（9）上设置有连通至绝缘油腔的单向注油阀（17）。

2.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，直线电机尾管（24）与尾管堵头（1）通过法兰螺栓（10）连接，尾管堵头（1）与上接头（2）通过法兰螺栓（10）连接。

3.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，外套筒（5）与上接头（2）和底部接头（9）的连接处均设置有氟橡胶密封圈。

4.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，上堵头（3）和下堵头（6）分别与滤波器外筒（4）两端通过螺纹连接，且上堵头（3）和下堵头（6）与滤波器外筒（4）的连接处均设置有密封圈（14）。

5.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，滤波器（13）通过密封胶灌封在滤波器外筒（4）中，压力和温度变送电路（15）通过密封胶灌封在变送器外壳（8）中。

6.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，底部接头（9）的下部设有用于连接扶正器的扶正器连接口（19）。

7.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，底部接头（9）上设计有六方扳手卡位槽。

8.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，单向注油阀（17）上设有与其配合的单向阀堵头（18）。

9.根据权利要求1所述的潜油电机井下压力及温度监测装置，其特征在于，隔离环（7）采用聚四氟乙烯材料制成。