CN112483048A

CN112483048A - 一种用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置

Info

Publication number: CN112483048A
Application number: CN202011344842.0A
Authority: CN
Inventors: 张宁; 邢沛东; 南晓函; 曹广胜; 王鑫; 李哲; 张宇; 祝健
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2021-03-12

Abstract

本发明公开一种用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置，包括上接箍、下接箍、回流管、回流内管、储电机构、电机和井上控制台，上下接箍将短接装置固定于所需回流节点处，电潜泵所采出液体穿过短接，带动下方涡轮转动产生电能并进行存储；控制电缆将井上控制台与电机连接；电机输出轴在平台控制下可双向输出，输出正向电流使回流内管顺时针转动并向上螺旋移动；输出反向电流使回流内管逆时针转动，并向下螺旋移动；回流管上段分布若干排排液孔洞，当回流孔洞打开时，部分产液通过回流孔洞进入油套环空，回落至井底；回流内管与回流管相互贴合，即回流内管与回流管相重合部分，回流内管会阻止液体从回流管的孔洞中流出，达到控制排液量的作用。

Description

一种用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置

技术领域

本发明涉及油井举升设备技术领域，特别是涉及一种用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置。

背景技术

目前，海上油田的开发越来越受到人们的关注，但是由于海上平台的局限性，陆上油田常用的人工举升方式如抽油机、螺杆泵等均不适合应用在海上油田，因此海上油田的人工举升方式往往选择电动潜油离心泵即电潜泵。

电潜泵在工作中会产生大量的热量，因此电潜泵的热量散发主要依靠井筒内入井流体的热传导，一旦油井产量过低，油井井筒内的动液面就会下降到泵吸入口的位置，则会造成电潜泵散热效果变差，最终导致烧泵的现象发生，严重的影响了海上低产液井油田的正常生产。因此电潜泵的举升方式则要求油井具有较高的产液能力，一般要求在100m³/d以上。对于海上低产液井的举升，简单的调节电潜泵的控制柜来调节电潜泵的额定排量效果有限，目前常常采用小排量的电潜泵。但是小排量的电潜泵成本较高，是常规电潜泵举升的三倍以上。

回流补液就是将已经进入到油管内的流体进行回流，使其重新进入到电潜泵中，进而保证油井动液面高度，最终达到降低电潜泵温度的目的。该装置现主要应用于煤层气的排水采气中，具有装置复杂，不能在井下装置使用过程中调整回流液的大小的缺点。

常规的井下回流装置一般直接与电潜泵相连接，而电潜泵的正常运转散发的热量会使回流液温度增加，因此回流液对电潜泵电机的降温效果较差。

在回流装置使用过程中，由于回流液的不断冲刷使得回流阀口磨损，进而增加回流液量，无法准确的控制回流量，回流效果较差。

发明内容

针对电潜泵在海上低产井的使用过程中动液面降低过快、回流阀口磨损使回流量无法准确控制的情况，本发明提供了一种可以在全井段使用，以井下泵所采出液体的动能为能量来源，利用装置自带的涡轮发电机及储能装置为整体提供能源，可在井口通过电缆输送电子信号进行远程控制，实现任意回流量的用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置。该发明可以满足不同低产液井况、不同泵产量所需要的动液面保持的回流量要求，同时能够有效解决由于回流液的冲蚀造成回流阀变形使回流量逐渐变化的问题。针对井下不断变化的上述情况，可以进行井口的远程实时操控，不断调整参数，以应对井下不断变化的各种情况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置，包括回流管、上接箍、下接箍、回流内管、储电机构、涡轮和电机，所述回流管的上下端分别密封连接有所述上接箍和下接箍，所述上接箍和下接箍用于将回流管与油管连接；所述回流管的管壁上开设有多排回流孔洞；所述回流内管贴合设置于所述回流管内壁并可沿回流管内壁上下移动；所述回流管的内壁上还设置有丝扣，所述回流内管的底部固定有连接杆，所述连接杆固定在所述电机的输出轴上，控制电缆的一端连接井上控制台，另一端连接所述电机；所述电机在所述井上控制台的控制下可双向输出；所述连接杆随电机输出轴旋转的过程中带动所述回流内管沿所述丝扣运动从而实现回流内管的纵向位移，通过所述回流内管所处的位置，堵住不同面积的回流孔洞；井下泵所排液体沿油管向上运动，进入所述回流管内的液体带动所述涡轮旋转产生电能并储存于所述储电机构中，所述储电机构为所述电机提供电能。

优选地，所述回流孔洞的数量可根据所需回流量的大小来进行调整，当所需回流量大时，加长短接装置的长度并增加回流孔洞排数；当所需回流量小时，缩短短接装置的长度并减少回流孔洞排数。

优选地，当所述井上控制台通过所述控制电缆控制电机输出正向电流时，可使所述连接杆带动所述回流内管顺时针转动，进而使得回流内管沿丝扣纵向向上螺旋移动；当所述井上控制台通过所述控制电缆控制电机输出反向电流时，可使所述连接杆带动所述回流内管逆时针转动，进而使得回流内管沿丝扣向下螺旋移动。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1.本装置体积小，操作简便，只需将其安装在合适的位置使产液可以保持一定的动能并且回流路程足够产液降温即可，而且作为油管的短接，无需特别指定符合规格的管柱，只要将其安插在油管之间即可投入使用。

2.本装置对回流补液量的控制效果很好，可以在井口通过电缆实现远程操控，可针对电潜泵的额定排量、回流孔洞的磨损情况、地层产液量、温度以及液体粘度需要调整回流补液量，随时调整装置，改变回流内管位置，调整回流补液状态。

3.本装置通用性强、应用范围广、安装简单。由于装置本身自带涡轮发电装置，因此本装置在任何采液过程中可以通过采出液获取能量，因此该装置可以作为任何采液井的井下回流补液装置。

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为用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置的整体结构示意图；

图2为回流补液的整体连接图；

图3为实施例一中电潜泵举升井井筒内温度变化曲线图；

图4为实施例一中不同回流阀口面积下电潜泵工作温度；

图5为涡轮发电部分及回流内管的连接示意图；

其中，1上接箍；2回流孔洞；3回流内管；4电机；5丝扣；6下接箍；7涡轮；8储电机构；9连接杆；10回流管；11控制电缆；12井上控制台；13电潜泵电缆；14回流短接装置；15动液面；16电潜泵。

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。

针对电潜泵在海上低产井的使用过程中动液面降低过快、回流阀口磨损使回流量无法准确控制的情况，本发明提供了一种可以在全井段使用，以井下泵所采出液体的动能为能量来源，利用装置自带的涡轮发电机及储能装置为整体提供能源，可在井口通过电缆输送电子信号进行远程控制，实现任意回流量的用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-5所示，本实施例提供一种用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置，如图1所示，主要包括上接箍1、回流孔洞2、回流内管3、电机4、丝扣5、下接箍7、涡轮7、储电机构8、连接杆9、回流管10、井上控制台12、控制电缆11。作为接在油管间送入井下的一种短接装置，上接箍1和下接箍6皆具有便于与油管连接的螺纹。回流管10上有若干排回流孔洞2，以便产出液体流出回到井下；回流管10上还具有丝扣5，控制回流内管3的位置。回流内管3与回流管10相互贴合，在其重合部分可以有效达到封闭回流孔洞2的作用；回流内管3底部固定有连接杆9，连接杆9与其下方的电机4的输出轴固定，使得电机4输出的动能可以带动回流内管3旋转；如图5所示，连接杆9亦与回流管10相配，在其旋转过程中，利用丝扣5使回流内管3纵向位移。

进一步地，上接箍1与下接箍6的上下均设有便于与油管连接的螺纹；此外，由该生产井的排液范围确定涡轮7的型号，叶片数量及角度。

于本实施例中，回流孔洞2数量可提前预计所需回流量的大小调整，所需回流量大时，加长短接装置的长度并增加孔洞排数；所需回流量小时，缩短短接装置的长度并减少孔洞排数。由于孔洞磨损原因，不可将孔洞半径设置过大，有短接断裂至井下的风险。

该装置在工作过程中，电潜泵16所排液体由油管往上运动，带动涡轮7旋转产生电能并储存于储电机构8中。电能通过电机4的输出轴转动回流内管3，使回流内管3纵向螺旋移动，通过回流内管3的位置，堵住不同面积的回流孔洞2，达到控制排液量的作用。

由于地下涡轮发电机的原因，本回流装置可以适用于各种地下采液装置，不需要额外的井下电力资源。在本发明中，针对电潜泵16的降温要求，当井下液体的温度过高使得泵的使用环境变差，该装置可以设置在不同的井下深度，通过加大回流流程，保持较低的回流流体的温度，以此降低井底液体的温度。

在使用中，上接箍1和下接箍6将短接装置固定于所需回流节点处，电潜泵16所采出液体穿过回流短接装置14，带动下方储能机构8转动产生电能，存于蓄电池中；控制电缆11一端连接井上控制台12，一端连接短接装置中的电机4；电机输出轴4在井上控制台12控制下可双向输出，输出正向电流可使连接杆9带动回流内管3顺时针转动，进而纵向向上螺旋移动；输出反向电流可使连接杆9带动回流内管3逆时针转动，进而使得回流内管3向下螺旋移动；回流管10上段分布若干排排液孔洞2，当回流孔洞2打开时，部分产液通过回流孔洞2进入油套环空，回落至井底；回流内管3与回流管10相互贴合，即回流内管3与回流管10相重合部分，回流内管3会阻止液体从回流管10的孔洞中流出，达到控制排液量的作用。

实施例一

本实施例中用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置的工作过程如下：

在下油管之前，计算好井底液体冷却到所需温度的距离，利用上接箍1和下接箍6用螺纹将其安装在油管该位置处。某海上油井地层压力30MPa，油井井深3000m，低温梯度4.2℃/100m，电潜泵16的下入深度为2850m，地层温度为105℃，电潜泵16的工作温度为500℃。油井产液量为40m³/d，泵的额定产量为60m³/d，要求日回流补液量为20m³/d。计算得到油井在正常生产过程中井筒内温度分布如图3所示。

根据图3得到回流补液短接下入位置应为2740m，将组装的生产管柱下入井底，开启井下的泵装置开始采油，此过程中装置将利用所采液体的动能利用储电机构8为短接装置补充电能。待到泵产量稳定后，通过井上控制台12，向下移动回流内管3，使回流孔洞2打开，套管移动距离通过电潜泵16所需的回流量确定。即可达到使井底液体降温回流补液的效果。

测得不同回流孔洞2面积下电潜泵16工作温度如图4所示。可以看出，通过改变回流孔洞2面积的尺寸，电机的工作温度明显降低，因此通过本发明可有效的降低电潜泵16的工作温度，延长电潜泵16的使用寿命。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个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

1.一种用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置，其特征在于：包括回流管、上接箍、下接箍、回流内管、储电机构、涡轮和电机，所述回流管的上下端分别密封连接有所述上接箍和下接箍，所述上接箍和下接箍用于将回流管与油管连接；所述回流管的管壁上开设有多排回流孔洞；所述回流内管贴合设置于所述回流管内壁并可沿回流管内壁上下移动；所述回流管的内壁上还设置有丝扣，所述回流内管的底部固定有连接杆，所述连接杆固定在所述电机的输出轴上，控制电缆的一端连接井上控制台，另一端连接所述电机；所述电机在所述井上控制台的控制下可双向输出；所述连接杆随电机输出轴旋转的过程中带动所述回流内管沿所述丝扣运动从而实现回流内管的纵向位移，通过所述回流内管所处的位置，堵住不同面积的回流孔洞；井下泵所排液体沿油管向上运动，进入所述回流管内的液体带动所述涡轮旋转产生电能并储存于所述储电机构中，所述储电机构为所述电机提供电能。

2.根据权利要求1所述的用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置，其特征在于：所述回流孔洞的数量可根据所需回流量的大小来进行调整，当所需回流量大时，加长短接装置的长度并增加回流孔洞排数；当所需回流量小时，缩短短接装置的长度并减少回流孔洞排数。

3.根据权利要求1所述的用于油井电潜泵举升的回流补液短接装置，其特征在于：当所述井上控制台通过所述控制电缆控制电机输出正向电流时，可使所述连接杆带动所述回流内管顺时针转动，进而使得回流内管沿丝扣纵向向上螺旋移动；当所述井上控制台通过所述控制电缆控制电机输出反向电流时，可使所述连接杆带动所述回流内管逆时针转动，进而使得回流内管沿丝扣向下螺旋移动。