CN208057063U - 一种智能连续管缆及包含该管缆的智能采油系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智能连续管缆及包含该管缆的智能采油系统。智能连续管缆由从内向外依次设置的中空连续油管、线缆层和护套层组成，线缆层的内部设有动力缆和信号缆，线缆层紧密包裹在中空连续油管的外部，护套层紧密包裹在线缆层的外部。智能采油系统包括地面设备和井下设备，地面设备包括变压器、控制柜、接线盒、井口盘、采油树和安全阀，井下设备包括以组件形式依次设置的泄油阀、单流阀、抽油泵、油气分离器、保护器和马达。采用本申请的智能采油系统，原油可以通过中空连续油管排出地面，地面控制设备与井下设备的通讯和动力提供可以通过动力缆和信号缆实现，从而在满足承载力要求的前提下，消除了管杆偏磨的现象并减少了地面设备。

Description

一种智能连续管缆及包含该管缆的智能采油系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能连续管缆及包含该管缆的智能采油系统，适用于石油工程的技术领域。

背景技术

游梁式抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，是目前主要使用的抽油机类型。工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出。

现有技术中的磕头机主要存在以下两个技术缺陷：首先，在抽油过程中，抽油杆和油管不断接触并相互摩擦，行业内称之为“油杆偏磨”。不但造成大量的油管和抽油杆直接报废，而且还会使油井的维护作业成本增加很大，甚至造成整个油井的报废。抽油井的油管和抽油杆之间具有的相对位移运动是采油工艺固有的和必然存在的。油管和抽油杆相互接触且相对位移运动必然产生接触摩擦，由此造成油管和抽油杆的磨损。其次，在地面作业空间内，需要放置抽油泵、电机及其配套设备，使得地面设备增多，增大了作业复杂度。

为此，中国专利申请201610526307.4公开了一种无杆采油的直线液马达采油设备，去除了抽油杆，采油时不再存在抽油杆与采油管来回摩擦所导致的磨损问题。其中，采用地面动力站将采出的油、气、水混合液进行分离，一部分液体分离出来生成能够驱动井下直线液马达沿油井向下方运动的动力液。而井下直线液马达被动力液驱动向下运动，随后，在抽油泵完成抽油泵进液过程后，动力液驱动井下直线液马达沿油井向上运动，井下直线液马达对抽油泵抽到的油气水混合液连同直线液马达一起进行举升。动力液和抽油泵举升液相互作用，使得井下直线液马达反复重复上下运动，从而实现了无杆化的采油工作。但是，该申请的技术需要在地面设置用于将混合液分离的动力站，从而也使得地面的设备比较复杂。同时，由于直线液马达设置在井下，所以与之相连的电缆长度增长。而现有技术中的电缆承载能力有限，长度较长时，由于自重易造成电缆拉断。目前，防止电缆拉断的一种方法是选用承载电缆，利用钢丝包裹在电缆外围以达到更大的承载能力。这种承载电缆的缺陷在于，外层钢丝容易断裂，而且容易受到酸性介质的腐蚀。

因此，现有技术中急需一种不仅能够消除管杆偏磨，而且还能够使得地面设备减少、电缆强度足够大，以满足作业需求的技术。

实用新型内容

本申请为克服现有技术中的上述缺陷，提供了一种智能连续管缆及包含该管缆的智能采油系统。

根据本申请的智能连续管缆，由从内向外依次设置的中空连续油管、线缆层和护套层组成，线缆层的内部设有动力缆和信号缆，线缆层紧密包裹在中空连续油管的外部，护套层紧密包裹在线缆层的外部。优选地，线缆层和所述护套层的厚度比值为0.2-5。

优选地，所述智能连续管缆沿长度方向设有芳纶绳。所述芳纶绳可以设置在所述线缆层的内部，沿周向均匀设置有多根；或者，所述芳纶绳可以均匀分布在氟橡胶层的内部形成独立的芳纶增强层，所述芳纶增强层可以位于所述线缆层和所述护套层之间或位于所述线缆层和所述中空连续油管之间。

本申请的另一方面，涉及一种智能采油系统，包括地面设备和井下设备，地面设备和井下设备之间通过封隔器隔开，地面设备包括变压器、控制柜、接线盒、井口盘、采油树和安全阀，变压器、控制柜、接线盒和井口盘之间通过电缆依次连接，采油树外接在井口盘的出口，井口盘、安全阀和井下设备通过如上所述的智能连续管缆连接，井下设备包括以组件形式依次设置的泄油阀、单流阀、抽油泵、油气分离器、保护器和马达。

优选地，所述马达是鼠笼型三相异步电机，所述抽油泵是多级离心泵。

优选地，马达和抽油泵之间连接有保护器和油气分离器；保护器位于马达和油气分离器之间，上端与油气分离器连接，下端与马达连接；油气分离器位于抽油泵的下端。单流阀可以安装在抽油泵的出口上方，泄油阀可以安装在单流阀的上方。

采用本申请的智能采油系统，原油可以通过中空连续油管排出地面，地面控制设备与井下设备的通讯和动力提供可以通过动力缆和信号缆实现，从而在满足承载力要求的前提下，消除了管杆偏磨的现象并减少了地面设备。

附图说明

图1是本申请的智能连续管缆的截面示意图。

图2是包含智能连续管缆的智能采油系统的装置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，其中显示了本申请的智能连续管缆的截面示意图。如图所示，智能连续管缆由从内向外依次设置的中空连续油管1、线缆层2和护套层3组成，线缆层2的内部设有动力缆4和信号缆5，线缆层2紧密包裹在中空连续油管1的外部，护套层3紧密包裹在线缆层2的外部。线缆层2和护套层3的厚度比值为0.2-5，优选地可以为2-4.5。其中，动力缆用于向地面设备和/或井下设备提供动力，信号缆用于设备之间的信息通讯。连续油管可以是不锈钢连续油管，线缆层的主体可以是氟橡胶，护套层可以为氟橡胶护套或者聚丙烯树脂护套。使用本申请的智能连续管缆，不仅可以在井下设备和地面设备之间进行信息通讯，而且还可以使抽出的石油经由中空连续油管排出地面，从而无需额外的油管和电缆即可满足采油系统的整体需求。

设置在管缆中央的中空连续油管可以承受较大的载荷，具有很强的承载力。为了进一步增强智能连续管缆的承载力，还可以在其内部沿长度方向设置芳纶绳。例如，如图1所示，芳纶绳6可以设置在线缆层2的内部，沿周向均匀设置有多根。本领域技术人员明白，根据需要，芳纶绳也可以采用其他的方式设置，例如还可以将芳纶绳均匀分布在氟橡胶层的内部形成独立的芳纶增强层，所述芳纶增强层可以位于所述线缆层和所述护套层之间，也可以位于所述线缆层和所述中空连续油管之间。

由于芳纶具有很强的承载力，而且还具有耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能，因此极大地提高了本申请的芳纶增强电缆的综合性能。然而，为了进一步增强芳纶绳的性能，尤其是承载力、阻燃性和耐久性，还可以对芳纶绳进行了增强处理，具体处理工艺的步骤如下：

(1)将芳纶绳放入浓度为0.1mol/L的氢氧化钾溶液中，静置超过40分钟。

(2)然后将其放入第一浸液中，浸液速度为2-3米/分，然后在135-140℃的温度下进行干燥处理，处理时间为2-3小时。

上述第一浸液由环氧树脂胶、苯酚、滑石粉、炭黑和去离子水按照质量比为1:0.35-0.4:0.2-0.22:0.12-0.15:0.2-0.25混合均匀制成。优选地，第一浸液由环氧树脂胶、苯酚、滑石粉、炭黑和去离子水按照质量比为1:0.36:0.2:0.15:0.25混合均匀制成。

(3)将上述经过处理的芳纶绳放入第二浸液中，浸液速度为4-5米/分，然后在155-160℃的温度下进行干燥处理，处理时间为2-3小时。

上述第二浸液由丁苯乳胶、甲醛、膨润土和氧化镁按照质量比为1:0.05-0.08:0.13-0.15:0.1-0.16混合均匀制成。优选地，第二浸液由丁苯乳胶、甲醛、膨润土和氧化镁按照质量比为1:0.05:0.13:0.12混合均匀制成。

(4)将完全干燥后的芳纶绳放入改性处理液中进行改性处理。

上述改性处理液由去离子水、对苯二胺防老剂、硼酸锌阻燃剂和乙酸乙酯按照质量比为1:0.06-0.09:0.1-0.13:0.3-0.35混合均匀制成。优选地，改性处理液由去离子水、对苯二胺防老剂、硼酸锌阻燃剂和乙酸乙酯按照质量比为1:0.08:0.13:0.32混合均匀制成。

如图2所示，其中显示了包含如上所述的智能连续管缆的智能采油系统的装置示意图。如图所示，智能采油系统包括地面设备和井下设备，地面设备和井下设备之间通过封隔器30隔开，地面设备包括变压器11、控制柜12、接线盒13、井口盘14、采油树10和安全阀15，变压器11、控制柜12、接线盒13和井口盘14之间通过电缆依次连接，采油树10外接在井口盘14的出口，井口盘14、安全阀15和井下设备通过智能连续管缆40连接。井下设备包括以组件形式依次设置的泄油阀21、单流阀22、抽油泵23、油气分离器24、保护器25和马达26。

马达26是抽油泵23的原动机，一般位于最下端，可以是鼠笼型三相异步电机。机身细长，直径在160mm以下，转轴为空心，便于循环冷却电机。内腔充满机油以隔绝井液并散热。

抽油泵23可以是多级离心泵，包括固定部分和转动部分。固定部分包括导轮、泵壳和轴承外套，转动部分包括叶轮、轴、轴承、花键和卡簧等，均为本领域的常规技术，无需赘述。抽油泵分为多节，每节又可分为多级，每一级可以是一个离心泵。抽油泵按照叶轮是否固定可以分为浮动式、半浮动式和固定式三种。

马达26和抽油泵23之间连接有保护器25和油气分离器24。保护器25位于马达26和油气分离器24之间，上端与油气分离器24连接，下端与马达26连接。保护器25可以密封电机轴的动力输出端，防止井液进入电机；保护器25的抽油部分可以与井液相通起平衡作用，以平衡马达的内外腔压力。

油气分离器24位于抽油泵23的下端，将油井生产流体中的自由气分离出来，减少气体对泵的排量、扬程和效率的影响，并避免气蚀的产生。单流阀22设置在抽油泵23的上端，即抽油泵23的出口；其作用是保持足够高的回压，使得泵在启动后能很快在额定压力下工作，防止泵停以后流体回落引起机组的反转。泄油阀21安装在单流阀22的上方，在检泵作业上提管柱时，作为油管内流体的排放口，以减轻修井机的负荷。

封隔器30用于在井下套管中封隔分别位于其上部和下部的介质层，从而实现分层采油。变压器11用于将交流电的电源电压转化为井下设备所需的电压。控制柜12用于控制地面设备和井下设备的运转、检测和通讯等。接线盒13是井下电缆和地面电缆之间的过渡连接装置，可以排放通过井下电缆渗到地面的天然气，防止天然气沿电缆进入控制柜而发生爆炸，同时也方便了地面的接线工作。安全阀15用于当采油系统发生异常时自动关闭，从而保证采油系统的安全作业。

本申请的智能采油系统采用了如上所述的智能连续管缆，原油可以通过中空连续油管排出地面，地面控制设备与井下设备的通讯和动力提供可以通过设置在线缆层内部的动力缆和信号缆实现，使得采油系统在满足承载力要求的前提下，消除了管杆偏磨的现象并减少了地面设备。更有效地，还可以通过沿智能连续管缆的长度方向设置的芳纶绳进一步增强承载力、耐久性和耐腐蚀性。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型而为的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种智能连续管缆，其特征在于，由从内向外依次设置的中空连续油管、线缆层和护套层组成，线缆层的内部设有动力缆和信号缆，线缆层紧密包裹在中空连续油管的外部，护套层紧密包裹在线缆层的外部。

2.根据权利要求1所述的一种智能连续管缆，其特征在于，所述智能连续管缆沿长度方向设有芳纶绳。

3.根据权利要求2所述的一种智能连续管缆，其特征在于，所述芳纶绳设置在所述线缆层的内部，沿周向均匀设置有多根；或者，所述芳纶绳均匀分布在氟橡胶层的内部形成独立的芳纶增强层，所述芳纶增强层位于所述线缆层和所述护套层之间或位于所述线缆层和所述中空连续油管之间。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种智能连续管缆，其特征在于，所述线缆层和所述护套层的厚度比值为0.2-5。

5.一种智能采油系统，包括地面设备和井下设备，地面设备和井下设备之间通过封隔器隔开，地面设备包括变压器、控制柜、接线盒、井口盘、采油树和安全阀，变压器、控制柜、接线盒和井口盘之间通过电缆依次连接，采油树外接在井口盘的出口，井口盘、安全阀和井下设备通过智能连续管缆连接，井下设备包括以组件形式依次设置的泄油阀、单流阀、抽油泵、油气分离器、保护器和马达；其特征在于，所述智能连续管缆是根据权利要求1-4中任一项所述的智能连续管缆。

6.根据权利要求5所述的智能采油系统，其特征在于，所述马达是鼠笼型三相异步电机，所述抽油泵是多级离心泵。

7.根据权利要求5或6所述的智能采油系统，其特征在于，马达和抽油泵之间连接有保护器和油气分离器；保护器位于马达和油气分离器之间，上端与油气分离器连接，下端与马达连接；油气分离器位于抽油泵的下端。

8.根据权利要求5或6所述的智能采油系统，其特征在于，单流阀安装在抽油泵的出口上方，泄油阀安装在单流阀的上方。