CN212225192U - 智能接力式增压注水螺杆泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田注水系统技术领域，特别是涉及智能接力式增压注水螺杆泵装置，现有的立式螺旋泵增压注水系统不能在寒冷条件下稳定运行，智能接力式增压注水螺杆泵装置，包括控制柜、电机保护器、依次连接的永磁同步电机、联轴器、柔性轴和螺杆泵，电机保护器位于永磁同步电机下方，永磁同步电机内设置正面止推轴和反面止推轴承，螺杆泵装置上设置有加热系统，加热系统包括绕设在机组管路上的加热电缆、位于控制柜内的温控仪和温度传感器，温度传感器位于机组管路上，加热电缆外包覆保温棉，通过加热系统解决设备在低温环境下结冰的问题，在油田注水系统技术领域具有很好的发展前景。

Description

智能接力式增压注水螺杆泵装置

技术领域

本实用新型涉及油田注水系统技术领域，特别是涉及智能接力式增压注水螺杆泵装置。

背景技术

在油田开发之前，储层中的石油、天然气和地层水都处在高温、高压且相对静止的状态，而在油田投入开发之后，随着储层中的石油和天然气的不断开采，储层压力势必会随着开发时间的增加而不断下降。为了提高原油采收率，采取注入水的方式向油层补充能量，是保持压力开采较为成熟的方法。因此，油田注水已成为当前采油生产中最重要的工作之一。

油田注水需经过注水站增压后注入，干线压力一般为15-20MPa，但有些位于山区中的油井，井场距离注水站较远，干线末端压力低于15MPa，部分注水井经常出现注水压力不够而注不进水的现象，中国实用新型专利CN 102287370 A公开了一种螺旋泵增压注水系统，通过连续增压注水解决上述问题。

但在应用中，特别是在寒冷环境，装置容易结冰，导致螺杆泵难以保持稳定运行，另外，为保证装置能够精确注水、稳定注水压力、恒压定量注水，在现有设备的基础上进行改进。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供智能接力式增压注水螺杆泵装置，解决现有的立式螺旋泵增压注水系统不能在寒冷条件下稳定运行的问题。

其技术方案是，智能接力式增压注水螺杆泵装置，包括控制柜、永磁同步电机、电机保护器、联轴器、柔性轴和螺杆泵，永磁同步电动机进行驱动，实现了低转速大扭矩输出，电机转子无感应电流励磁，其功率因数达到.以上，从而提高了电网的品质因数，减少和取消了相应电网中的补偿设备，降低了投资成本，简化了电网结构，便于管理，螺杆泵的转子旋转为偏心运动，柔性轴可以传递扭矩、调节偏心、减震抗疲劳，所述永磁同步电机与控制柜内的控制器电性连接，所述永磁同步电机、联轴器、柔性轴和螺杆泵依次连接，所述电机保护器位于永磁同步电机下方，电机保护器下端与大四通通过法兰连接，所述永磁同步电机内设置承担输出轴传递下来的螺杆泵工作时轴向力的正面止推轴和承担来水压力压迫的轴向力的反面止推轴承，所述螺杆泵装置上设置有加热系统，所述加热系统包括绕设在机组管路上的加热电缆、位于控制柜内的温控仪和温度传感器，所述温度传感器位于机组管路上，所述加热电缆外包覆保温棉，当温度传感器检测到管路温度低于设定值时，将信息传递给控制柜中的温控仪，通过开启加热电缆，实现自动调节温度的目的，保证管道、传感器、电机处于恒温状态，避免机组管路、井下压力变送器、泵进口压力变送器及电机保护器结冰，从而影响装置正常工作。

更进一步，永磁同步电机和保护器内部充满电机油，保护器内有高压旋转密封装置，保护器用于保证内部电机油与外部高压水压力时刻保持动平衡，从而保护电机。

更进一步，所述永磁同步电机内设置温度传感器，所述的永磁同步电机顶端带有通风机，所述通风机与温度传感器电性连接，当现场环境温度过高，达到永磁同步电机中温度传感器设定值时，通风机便会自动开启，为永磁同步电机散热，可实现智能化散热。

更进一步，所述控制柜内控制器上配备GPRS远程控制模块，可将井下压力及电机运行数据传到总控制室，实现实时监视及控制，无需现场操作即可实现整个注水环节的有序进行。

更进一步，所述控制器设置有机组保护模块，所述机组保护模块包括连接GPRS远程控制模块的井下压力变送器和泵进口压力变送器，所述泵进口压力变送器位于大四通的进水口位置，所述井下压力变送器安装在井口装置上并与井下井管及套管连通，当永磁同步电机过流、过载，或井下压力变送器、泵进口压力变送器检测到螺杆泵进出口压力异常时，将压力信号传送到保护模块，保护模块通过程序分析，向电机发出控制指令控制电机停机保护，同时指令传送给GPRS远程控制模块，远程控制模块收到指令，发送信息到相关人员手机APP通知现场人员及售后人员，确保有关人员及时了解机组运行情况，能在小时无人值守的情况下放心运行。

更进一步，所述控制柜内设置有针对永磁同步电机的闭环控制系统，通过闭环控制系统实现对永磁同步电机的电流反馈、速度反馈和位置反馈的三闭环控制，将井内压力传感器压力值设置成可以满足增注量的一个数值，即目标压力值，井下压力传感器检测到压力信号值发送给控制柜中的闭环控制模块，模块检测到井下压力值与目标压力值不同时，便会分析出结果，向电机发出指令，调节电机转速，自动调节到合适的转速，使得该转速下满足目标压力值，实现恒压注水，若该井在设定的目标压力值下难以达到注水量，则增加目标压力值，从而满足增注要求。增加目标压力值即可本地操作也可以通过GPRS远程控制模块进行设定，精确控制电机的速度和转矩，柔性平滑驱动电机，大大降低系统损耗，实现整个系统综合效率最大化运行。

更进一步，所述柔性轴使用钛合金材料制成，具有较大的柔性和强度。

本实用新型的技术效果是，泵进口不需要降低压力，可以是高压来水，通过螺杆泵再次增压，得到更高压力的水，即接力式增压注水；通过自动化的加热系统避免机组管路、井下压力变送器、泵进口压力变送器及电机保护器在环境恶劣的地区、天气寒冷情况下结冰，实现精确、恒压定量注水，满足寒冷环境下稳定运行的需要；通过温度传感器与通风机实现主动散热功能；通过平衡内部电机油与外部高压水压力，保护机组。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型闭环控制系统流程。

1.控制柜，2.通风机，3.永磁同步电机，4.电机保护器, 5.联轴器，6.大四通，7.柔性轴，8.井口装置，9.井下压力变送器，10.螺杆泵，11.泵进口压力变送器，12.加热电缆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：由图1至图2给出，智能接力式增压注水螺杆泵装置，包括控制柜1、永磁同步电机3、电机保护器4、联轴器5柔性轴7和螺杆泵10，永磁同步电动机进行驱动，实现了低转速大扭矩输出，电机转子无感应电流励磁，其功率因数达到0.9以上，从而提高了电网的品质因数，减少和取消了相应电网中的补偿设备，降低了投资成本，简化了电网结构，便于管理，所述柔性轴使用钛合金材料制成，具有较大的柔性和强度，螺杆泵10的转子旋转为偏心运动，柔性轴7可以传递扭矩、调节偏心、减震抗疲劳，所述永磁同步电机3与控制柜1内的控制器电性连接，所述永磁同步电机3、联轴器5、柔性轴7和螺杆泵10依次连接，所述电机保护器4位于永磁同步电机3下方，电机保护器4下端与大四通4通过法兰连接，所述永磁同步电机3内设置承担输出轴传递下来的螺杆泵10工作时轴向力的正面止推轴和承担来水压力压迫的轴向力的反面止推轴承，所述螺杆泵装置上设置有加热系统，所述加热系统包括绕设在机组管路上的加热电缆12、位于控制柜1内的温控仪和温度传感器，所述温度传感器位于机组管路上，所述加热电缆12外包覆保温棉，当温度传感器检测到管路温度低于设定值时，将信息传递给控制柜1中的温控仪，通过开启加热电缆12，实现自动调节温度的目的，保证管道、传感器、电机处于恒温状态，避免机组管路、井下压力变送器9、泵进口压力变送器11及电机保护器4结冰，从而影响装置正常工作。

实施例二：在上述实施例的基础上，永磁同步电机3和保护器4内部充满电机油，保护器内有高压旋转动密封装置，保护器4保证内部电机油与外部高压水压力时刻保持动平衡，从而保护电机，所述永磁同步电机3内设置温度传感器，所述的永磁同步电机3顶端带有通风机2，所述通风机2与温度传感器电性连接，当现场环境温度过高，达到永磁同步电机3中温度传感器设定值时，通风机2便会自动开启，为永磁同步电机3散热，可实现智能化散热，所述控制柜1内控制器上配备GPRS远程控制模块，可将井下压力及电机运行数据传到总控制室，实现实时监视及控制，无需现场操作即可实现整个注水环节的有序进行，所述控制器设置有机组保护模块，所述机组保护模块包括连接GPRS远程控制模块的井下压力变送器9和泵进口压力变送器11，所述泵进口压力变送器11位于大四通6的进水口位置，所述井下压力变送器9安装在井口装置8上并与井下井管及套管连通，当永磁同步电机3过流、过载，或井下压力变送器9、泵进口压力变送器11检测到螺杆泵10进出口压力异常时，将压力信号传送到保护模块，保护模块通过程序分析，向电机发出控制指令控制电机停机保护，同时指令传送给GPRS远程控制模块，远程控制模块收到指令，自动实现停机保护，并通过GPRS远程控制模块发送信息到相关人员手机APP通知现场人员及售后人员，确保有关人员及时了解机组运行情况，能在24小时无人值守的情况下放心运行，所述控制柜内设置有针对永磁同步电机3的闭环控制系统，通过闭环控制系统实现对永磁同步电机3的电流反馈、速度反馈和位置反馈的三闭环控制，将井内压力传感器压力值设置成可以满足增注量的一个数值，即目标压力值，闭环控制系统便可自动通过调节电机转速而达到目标压力值，井下压力传感器检测到压力信号值发送给控制柜中的闭环控制模块，模块检测到井下压力值与目标压力值不同时，便会分析出结果，向电机发出指令，自动将电机转速调节到合适转速，使得该转速下满足目标压力值，实现恒压注水，当该井在设定的目标压力值下难以达到注水量，则增加目标压力值，从而满足增注要求，增加目标压力值即可本地操作也可以通过GPRS远程控制模块进行设定，精确控制电机的速度和转矩，柔性平滑驱动电机，大大降低系统损耗，实现整个系统综合效率最大化运行。

本实用新型的技术效果是，泵进口不需要降低压力，可以是高压来水，通过螺杆泵再次增压，得到更高压力的水，即接力式增压注水；通过自动化的加热系统避免机组管路、井下压力变送器、泵进口压力变送器及电机保护器在环境恶劣的地区、天气寒冷情况下结冰，实现精确、恒压定量注水，满足寒冷环境下稳定运行的需要；通过温度传感器与通风机实现主动散热功能；通过平衡内部电机油与外部高压水压力，保护机组。

以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.智能接力式增压注水螺杆泵装置，包括控制柜（1）、永磁同步电机（3）、电机保护器（4）、联轴器（5）、柔性轴（7）和螺杆泵（10），所述永磁同步电机（3）与控制柜（1）内的控制器电性连接，其特征在于，所述永磁同步电机（3）、联轴器（5）、柔性轴（7）和螺杆泵（10）依次连接，所述电机保护器（4）位于永磁同步电机（3）下方，所述永磁同步电机（3）内设置正面止推轴和反面止推轴承，所述螺杆泵装置上设置有加热系统，所述加热系统包括绕设在机组管路上的加热电缆（12）、位于控制柜（1）内的温控仪和温度传感器，所述温度传感器位于机组管路上，所述加热电缆（12）外包覆保温棉。

2.根据权利要求1所述的智能接力式增压注水螺杆泵装置，其特征在于，所述永磁同步电机（3）内设置温度传感器，所述的永磁同步电机（3）顶端带有通风机（2），所述通风机（2）与温度传感器电性连接。

3.根据权利要求1所述的智能接力式增压注水螺杆泵装置，其特征在于，所述控制柜（1）内控制器上配备GPRS远程控制模块。

4.根据权利要求3所述的智能接力式增压注水螺杆泵装置，其特征在于，所述控制器设置有机组保护模块，所述机组保护模块包括连接GPRS远程控制模块的井下压力变送器（9）和泵进口压力变送器（11），所述泵进口压力变送器（11）位于大四通（6）的进水口位置，所述井下压力变送器（9）安装在井口装置（8）上并与井下井管及套管连通。

5.根据权利要求1所述的智能接力式增压注水螺杆泵装置，其特征在于，所述控制柜内设置有针对永磁同步电机（3）的闭环控制系统。

6.根据权利要求1所述的智能接力式增压注水螺杆泵装置，其特征在于，所述柔性轴使用钛合金材料制成。

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