CN202391407U

CN202391407U - 潜油电泵工况仪

Info

Publication number: CN202391407U
Application number: CN2011205057135U
Authority: CN
Inventors: 魏璇; 周明刚; 张天马; 孙祖臣
Original assignee: Xian Sitan Apparatus Co Ltd
Current assignee: Xian Sitan Apparatus Co Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2021-12-07

Abstract

本实用新型涉及一种潜油电泵工况仪，包括地面二次仪表以及与地面二次仪表通过星点通道相连的井下测试装置。本实用新型提供了一种结合低频电力线载波技术，利用电潜泵三相动力电缆进行数据通讯，结构性能合理，成本低廉，测量范围广范的潜油电泵工况仪。

Description

潜油电泵工况仪

技术领域

本实用新型属于油田潜油电泵井井下测试测量装备技术领域，涉及一种潜油电泵工况仪，尤其涉及一种油田采油生产过程中能够连续测量包括压力、温度、电机线圈温度、电流漏失、泵振动、储层压力、温度等参数的人工举升井下的潜油电泵工况仪。

背景技术

据不完全统计，目前全世界原油产量的近三分之一是由各种形式的电潜泵开采的。电潜泵是油田实现高产稳产的重要手段，也是最复杂和昂贵的人工举升设备，由于很多作业和环境参数可影响电泵性能和油井产能，而恶劣的井下环境时常使电潜泵发生故障，造成停井，以至于导致昂贵的检泵费用和产能损失，固延长电潜泵的使用寿命成为当务之急。我国在该领域起步较晚，相关技术积累不深厚，元器件性能较差，所以国内同类产品在功能和可靠性等方面，与国际先进水平还存在着较大的差距，测试仪器依赖专用通讯电缆进行信号传输，基本上是以入口温度和压力两个参数测试为主，虽然测试精度和使用性能满足国内一些用户需求，但由于仪器造价高、使用寿命短、测试参数少、温度范围小、精度低、可靠性差，还不能完全满足用户需求。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种结合低频电力线载波技术，利用电潜泵三相动力电缆进行数据通讯，结构性能合理，成本低廉，测量范围广范的潜油电泵工况仪。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种潜油电泵工况仪，其特殊之处在于：所述潜油电泵工况仪包括地面二次仪表以及与地面二次仪表通过星点通道相连的井下测试装置。

上述井下测试装置包括不平衡电抗电路、信号耦合器、井下电源、数据采集处理单元以及传感器组；所述不平衡电抗电路分别与井下电源和信号耦合器相连；所述传感器组通过数据采集处理单元分别接入信号耦合器以及井下电源；所述不平衡电抗电路接入星点通道中的星点。

上述不平衡电抗电路包括第一电感以及第一电容；所述第一电容的一端接地；所述第一电感的一端接入星点通道中的星点，所述第一电感的另一端和第一电容未接地的一端并联后分别接入信号耦合器和井下电源。

上述传感器组包括温度传感器、压力传感器以及振动传感器；所述温度传感器、压力传感器以及振动传感器分别接入数据采集处理单元。

上述电感的感应量不低于100H；所述电容的容量是1μF～10μF；所述电容的电压不低于1000V。

上述数据采集处理单元采用ADUC834的芯片。

上述地面二次仪表包括三相电抗器、滤波电抗电路、信号解调器、地面电源以及数据接收处理单元；所述三相电抗器的一端接入星点通道，另一端通过滤波电抗电路分别和信号解调器和地面电源相连；所述地面电源分别接入数据接收处理单元和信号解调器；所述信号解调器与数据接收处理单元相连。

上述滤波电抗电路包括第二电感以及第二电容；所述第二电容的一端接地；所述第二电感的一端接入三相电抗器，所述第二电感的另一端和第二电容未接地的一端并联后分别接入信号解调器和地面电源。

上述地面电源的输入电压是110V～220V；所述地面电源的输出电压是100V～150V。

上述数据接收处理单元采用微芯30F5015芯片。

本实用新型的优点是：

本实用新型提供的潜油电泵工况仪能够实时监测多项关键参数，为人们合理的使用电潜泵提供重要的参考依据。能够迅速有效的发现问题，通过采取补救措施延长举升系统的使用寿命，减少修井作业次数，大大降低费用。有了准确的井下信息，还能进行泵及生产性能优化，实时压力测量还可以满足常规测试需要，无需再下入测井仪器。与现有技术相比，本实用新型所具有的优点是：

1、应用星点等势原理，构建的星点通道不需要专用通讯电缆，节约了测试装置的成本。

2、星点通道既作为数据信号的通讯通道，又为井下仪器提供直流电源，同时，实现对潜油电泵井井下压力和温度、振动、电流漏失、电机参数等的不间断测量和实时显示。

3、采用低频电力载波技术，将信号调制在潜油电机三相动力电缆上完成信号的提取和分离，使泵工况仪能够同时工作在定频与变频的潜油电泵工作环境中。

4、系统中加入星点不平衡电抗，使泵工况仪抗星点不平衡电压达到2000V。

附图说明

图1是本实用新型所提供的泵工况仪的结构原理图；

其中：

1-地面电源；2-数据接收处理单元；3-信号解调器；4-滤波电抗电路；5-三相电抗器；6-三相高压电缆；7-潜油电机；8-不平衡电抗电路；9-井下电源；10-数据采集处理单元；11-信号耦合器。

具体实施方式

本实用新型是一种主要用于完成泵入口压力、入口温度、电机线圈温度、电流漏失、振动等信号的采集、处理和编码，且由三相动力电缆6低频载波传输完成编码信号从井下到地面的输送，并同时完成给井下仪器供电的装置。

参见图1，本实用新型所提供的潜油电泵工况仪，包括地面二次仪表以及与地面二次仪表通过星点通道相连的井下测试装置。

井下测试装置包括不平衡电抗电路8、信号耦合器11、井下电源9、数据采集处理单元10以及传感器组；不平衡电抗电路8分别与井下电源9和信号耦合器11相连；传感器组通过数据采集处理单元10分别接入信号耦合器11以及井下电源9；不平衡电抗电路8接入星点通道中的星点。

不平衡电抗电路8包括第一电感以及第一电容；第一电容的一端接地；第一电感的一端接入星点通道中的星点，第一电感的另一端和第一电容未接地的一端并联后分别接入信号耦合器和井下电源。

传感器组包括温度传感器、压力传感器以及振动传感器；温度传感器、压力传感器以及振动传感器分别接入数据采集处理单元10。

电感的感应量不低于100H；电容的容量是1μF～10μF；电容的电压不低于1000V。

数据采集处理单元10采用ADUC834的芯片。

地面二次仪表包括三相电抗器5、滤波电抗电路4、信号解调器3、地面电源1以及数据接收处理单元2；三相电抗器5的一端接入星点通道(三相高压电缆6)，另一端通过滤波电抗电路4分别和信号解调器3和地面电源1相连；地面电源1分别接入数据接收处理单元2和信号解调器3；信号解调器3与数据接收处理单元相连3。

滤波电抗电路4包括第二电感以及第二电容；第二电容的一端接地；第二电感的一端接入三相电抗器，第二电感的另一端和第二电容未接地的一端并联后分别接入信号解调器3和地面电源1。地面电源1的输入电压是110V～220V；地面电源1的输出电压是100V～150V。数据接收处理单元2采用微芯30F5015芯片。

本实用新型的结构要点在于地面三相电抗、三相动力电缆6及潜油电机7三相绕组所形成的星点通道及井下测试装置部分，井下测试装置部分含有电源模块电路(井下电源)、含有微控制器以及其它信号模块电路的数据采集模块电路、内含功率输出模块电路的电力电缆载波调制模块电路(就是本实用新型所提及的信号耦合器)。

本实用新型在实际工作中，由数据采集模块电路将传感器组(压力传感器、温度传感器以及振动传感器等各种传感器或信号采集装置)检测的信号送到微控制器进行采样处理，最终，根据客户需求将处理后的信号送到功率输出模块电路进行功率放大，经载波调制后耦合至三相动力电缆上。

目前进口或国产的电潜泵其底部均预留了标准法兰连接口。泵工况仪与电机可通过法兰实现机械连接。电机星点在尾部都会预留一段导线，用于连接井下测试装置，星点既是为井下参数测试装置内部电路提供电源又是为信号的传送提供必要的通道。

油田在用的电潜泵根据排量不同功率在几十千瓦到几百千瓦不等，电压从几百伏到最高接近两千伏，电流最高几百安培。通常都带变频器，频率可在二三十赫兹到六七十赫兹变化。并且井下还有高温高压的影响，仪器要在这些条件下均能可靠应用，具有一定技术难度。

本实用新型工作原理是：泵工况仪通过法兰连接在电潜泵最下端，通过电机线圈最下端的星点引出线进行电气连接。测试装置与泵的入口处相距很近，因此入口压力和井下环境温度通过井下泵工况仪的直接测量；电潜泵出口压力通过在电泵出口处连接一根传压钢管至泵工况仪的压力传感器上实现测量；电机工作温度的测量是通过在潜油电机尾部埋入温度传感器实现的；由于井下参数测试装置与电潜泵机组连接为一体，机组振动传感器直接安装在测试装置壳体内部；而测试线圈绝缘性指标的漏电流是通过地面仪表实现的，通过对星点施加一个反压，测量电流即系统的泄露电流。如果还要测量储层温度、压力参数，则需要在泵工况仪底下再连接电缆。

星点通道的特征是由地面三相电抗、潜油电机三相动力电缆和潜油电机共同组成，既作为数据信号的传输通路又起到为井下仪器提供直流电源的作用。在本装置中，由于使用了星点不平衡电抗电路，即使星点不平衡电压达到交流2000V(缺相)，泵工况仪依然可以保证不损坏。

Claims

1.一种潜油电泵工况仪，其特征在于：所述潜油电泵工况仪包括地面二次仪表以及与地面二次仪表通过星点通道相连的井下测试装置。

2.根据权利要求1所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述井下测试装置包括不平衡电抗电路、信号耦合器、井下电源、数据采集处理单元以及传感器组；所述不平衡电抗电路分别与井下电源和信号耦合器相连；所述传感器组通过数据采集处理单元分别接入信号耦合器以及井下电源；所述不平衡电抗电路接入星点通道中的星点。

3.根据权利要求2所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述不平衡电抗电路包括第一电感以及第一电容；所述第一电容的一端接地；所述第一电感的一端接入星点通道中的星点，所述第一电感的另一端和第一电容未接地的一端并联后分别接入信号耦合器和井下电源。

4.根据权利要求3所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述传感器组包括温度传感器、压力传感器以及振动传感器；所述温度传感器、压力传感器以及振动传感器分别接入数据采集处理单元。

5.根据权利要求4所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述电感的感应量不低于100H；所述电容的容量是1μF～10μF；所述电容的电压不低于1000V。

6.根据权利要求5所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述数据采集处理单元采用ADUC834的芯片。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述地面二次仪表包括三相电抗器、滤波电抗电路、信号解调器、地面电源以及数据接收处理单元；所述三相电抗器的一端接入星点通道，另一端通过滤波电抗电路分别和信号解调器和地面电源相连；所述地面电源分别接入数据接收处理单元和信号解调器；所述信号解调器与数据接收处理单元相连。

8.根据权利要求7所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述滤波电抗电路包括第二电感以及第二电容；所述第二电容的一端接地；所述第二电感的一端接入三相电抗器，所述第二电感的另一端和第二电容未接地的一端并联后分别接入信号解调器和地面电源。

9.根据权利要求8所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述地面电源的输入电压是110V～220V；所述地面电源的输出电压是100V～150V。

10.根据权利要求9所述的潜油电泵工况仪，其特征在于：所述数据接收处理单元采用微芯30F5015芯片。