井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，屬于采油設(shè)備領(lǐng)域。系統(tǒng)包括地面驅(qū)動控制裝置、井下電纜、油管、潛油式機(jī)泵一體化裝置，由分布在井下到井口之間的多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置組成抽油舉升系統(tǒng)。進(jìn)行系統(tǒng)的配置安裝時，依據(jù)油液需要被舉升的最大高度、潛油式機(jī)泵一體化裝置的揚(yáng)程，綜合考慮靜載荷和動載荷等因素，計算分配潛油式機(jī)泵一體化裝置的臺數(shù)和間隔的油管數(shù)。該系統(tǒng)取消了變速箱等機(jī)械傳動部分，系統(tǒng)效率大大提高、消除了地面噪音，節(jié)能環(huán)保；采用多段式舉升方式，結(jié)構(gòu)簡單、制造安裝方便，解決了無桿式抽油方法體積受限、功率不足的問題，可進(jìn)行深井和分層采油，并在一定程度上提高了系統(tǒng)整體可靠性。
【專利說明】井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，屬于采油設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]目前油田抽油使用的設(shè)備大都是用電機(jī)帶動平衡塊、游梁進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，帶動抽油桿提拉抽油泵，完成抽油的全過程，即為俗稱的“磕頭機(jī)”抽油。這種傳統(tǒng)的抽油方式地面要設(shè)置抽油機(jī)，上面安裝機(jī)械變速箱，油管內(nèi)要安裝抽油桿，承受負(fù)荷較大，存在抽油系統(tǒng)效率很低、浪費(fèi)能源、地面噪音大等問題。
[0003]為提高抽油系統(tǒng)效率，多種潛油式無桿舉升系統(tǒng)被提出，將電機(jī)和泵都安裝于井下，取消了抽油桿。但受限于井下狹長空間，安裝于井下的電機(jī)和泵難以將功率做的足夠大，因此對于較深的井無法滿足要求。此外，油田為提高產(chǎn)量，還有采用分層采油的抽汲需求，這都是現(xiàn)有抽油系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對目前地面抽油方法存在的耗電大、浪費(fèi)能源、噪音大等問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、效率較高、節(jié)約能源的抽油方式；同時，解決無桿式抽油方法中潛油泵體積受限、功率不足，以及分層采油等問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
系統(tǒng)包括地面驅(qū)動控制裝置(I)、井下電纜(2)、多段油管(3)、多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)。由分布在井下到井口之間的多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)組成抽油舉升系統(tǒng)，相鄰兩臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)之間為多段油管(3)。
[0006]多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)分別與井下電纜(2)相連，井下電纜(2)連接到地面驅(qū)動控制裝置(I )，由地面驅(qū)動控制裝置(I)對多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)進(jìn)行監(jiān)測、控制和驅(qū)動。
[0007]進(jìn)行潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的配置安裝時，首先用油液需要被舉升的最大高度除以單臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的揚(yáng)程，得出一個基本數(shù)量，然后在考慮動載荷的基礎(chǔ)上將該基本數(shù)量乘以一個大于I的裕度系數(shù)，最后結(jié)果加1，取整得到最終需要安裝的潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的數(shù)量。這里的裕度系數(shù)是為了考慮動載荷因素，由于動載荷是疊加在靜載荷基礎(chǔ)上的，因此要大于I ;而最后的結(jié)果加1，則是為了防止萬一某臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)發(fā)生故障，仍能保證系統(tǒng)的正常工作而留的裕度；從概率角度看，2臺以上同時故障的幾率很小，因此只考慮I臺故障的可能性即可。
[0008]用油液需要被舉升的最大高度除以最終需要安裝數(shù)量，即可得到相鄰兩臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的安裝距離；將該距離除以單個油管(3)的安裝長度可得到需間隔的油管(3)數(shù)量，從井口開始每隔相應(yīng)的油管(3)數(shù)量安裝一臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)。這里進(jìn)行計算時，嚴(yán)格意義上應(yīng)扣除潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)本身的長度，不過由于其長度相對井筒長度很小，進(jìn)行近似計算即可。
[0009]井下電纜連接時，可根據(jù)需要和投資采用兩種方式，一種是多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)采用總線方式依次并聯(lián)到同一組井下電纜(2)上統(tǒng)一供電，此時整個系統(tǒng)只需要一組井下電纜，成本較低、接線方便，但不能對多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)分別進(jìn)行控制或檢測。
[0010]另一種是多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)采用星型接線方式，井下電纜(2)有多組，每組井下電纜(2)分別連接一臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4);地面驅(qū)動控制裝置(I)可以對每臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)進(jìn)行單獨(dú)的監(jiān)測、控制和驅(qū)動，以及故障診斷。該方式投資大、安裝復(fù)雜。
[0011]安裝于各段的多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)同步工作，共同完成逐段舉升工作。
[0012]潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)為電機(jī)與泵一體式結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)子中空構(gòu)成油液通道，從而實(shí)現(xiàn)級聯(lián)舉升效果。中空直線柱塞泵或者是電機(jī)轉(zhuǎn)子中空的離心泵，均能作為本系統(tǒng)的潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)使用，與單獨(dú)使用時相比，功率或揚(yáng)程均可設(shè)計的比較小，因此設(shè)計和制造的難度也大大降低。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
采用井下潛油式舉升結(jié)構(gòu)，相對地面抽油方法而言，取消了皮帶、變速箱等機(jī)械傳動部分，系統(tǒng)效率大大提高、消除了地面噪音，節(jié)能環(huán)保；且可方便的進(jìn)行調(diào)速控制，便于提高產(chǎn)量和效率。采用多段式舉升方式，結(jié)構(gòu)簡單、制造安裝方便，解決了無桿式抽油方法體積受限、功率不足的問題，可進(jìn)行深井和分層采油。將單井的抽油泵由一臺分解為多臺，在任一臺抽油泵發(fā)生故障時仍能正常工作，從而在一定程度上提高了系統(tǒng)的可靠性；而且由于井況變化，正常工作時的負(fù)載一般都小于額定負(fù)載，因此出現(xiàn)兩臺以上抽油泵發(fā)生故障時仍可能正常工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)安裝示意圖。
[0015]圖中:1-地面驅(qū)動控制裝置、2-井下電纜、3-油管、4-潛油式機(jī)泵一體化裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
如圖1所示，系統(tǒng)包括地面驅(qū)動控制裝置(I)、井下電纜(2)、多段油管(3)、多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)。由分布在井下到井口之間的多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)組成抽油舉升系統(tǒng)，相鄰兩臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)之間為多段油管(3)。
[0017]圖1中多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)采用總線方式依次并聯(lián)到同一組井下電纜
(2)上統(tǒng)一供電，此時整個系統(tǒng)只需要一組井下電纜，成本較低、接線方便，但不能對多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)分別進(jìn)行控制或檢測。
[0018]地面驅(qū)動控制裝置(I)可以根據(jù)潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的不同，采用工頻或變頻器供電，驅(qū)動各段的多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)同步工作。采用變頻器供電時，還可以方便地進(jìn)行調(diào)速、調(diào)產(chǎn)量控制。
[0019]進(jìn)行潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的配置安裝時，假設(shè)井深為1000米，單臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的揚(yáng)程為100米，則用油液需要被舉升的最大高度1000米除以單臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的揚(yáng)程120米，得出基本數(shù)量為8.33 ;裕度系數(shù)可根據(jù)井況取為1.2，則8.33乘以1.2，然后加I為10.99，取整后得到最終需要安裝的潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的數(shù)量為11臺。相當(dāng)于每臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)實(shí)際上承擔(dān)的負(fù)載揚(yáng)程為1000除以11為90.9米，從電機(jī)的負(fù)載率-效率關(guān)系上看，仍然處于電機(jī)運(yùn)行的高效區(qū)間。
[0020]油管(3)—般長度為9-10米左右，可設(shè)為10米，用相鄰兩臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的安裝距離90.9米除以油管(3)長度10米，得到油管(3)安裝數(shù)量為9.09根，這時就要考慮潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)本身的長度。可以采用外接非標(biāo)準(zhǔn)的短油管方式，也可以將油管(3)數(shù)量取整，這時可能會導(dǎo)致相鄰兩臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的安裝距離變小，必要時可增加I臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)。
[0021]本系統(tǒng)中，潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)不論是采用直線驅(qū)動還是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，轉(zhuǎn)子都必須為中空結(jié)構(gòu)，使油液通過中空部分連通，形成整體連續(xù)的壓力傳遞關(guān)系，從而使液柱負(fù)載自動均勻的在各級潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)之間分配。
【權(quán)利要求】
1.井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，其特征在于:系統(tǒng)包括地面驅(qū)動控制裝置(I)、井下電纜(2)、油管(3)、潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)，由分布在井下到井口之間的多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)組成抽油舉升系統(tǒng)，相鄰兩臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)之間為多段油管(3); 多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)分別與井下電纜(2)相連，井下電纜(2)連接到地面驅(qū)動控制裝置(I )，由地面驅(qū)動控制裝置(I)對多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)進(jìn)行監(jiān)測、控制和驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，其特征在于:進(jìn)行潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的配置安裝時，首先用油液需要被舉升的最大高度除以單臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的揚(yáng)程，得出一個基本數(shù)量，然后在考慮動載荷的基礎(chǔ)上將該基本數(shù)量乘以一個大于I的裕度系數(shù)，最后結(jié)果加1，取整得到最終需要安裝的潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的數(shù)量； 用油液需要被舉升的最大高度除以最終需要安裝數(shù)量，即可得到相鄰兩臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)的安裝距離； 將該距離除以單個油管(3)的安裝長度可得到需間隔的油管(3)數(shù)量，從井口開始每隔相應(yīng)的油管(3)數(shù)量安裝一臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，其特征在于:多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)采用總線方式依次并聯(lián)到同一組井下電纜(2)上統(tǒng)一供電； 根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，其特征在于:多個潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)采用星型接線方式，井下電纜(2)有多組，每組井下電纜(2)分別連接一臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4);地面驅(qū)動控制裝置(I)對每臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)進(jìn)行單獨(dú)的監(jiān)測、控制和驅(qū)動，以及故障診斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，其特征在于:安裝于各段的多臺潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)同步工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下潛油多段舉升式抽油系統(tǒng)及配置方法，其特征在于--潛油式機(jī)泵一體化裝置(4)為電機(jī)與泵一體式結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)子中空構(gòu)成油液通道。
【文檔編號】E21B43/00GK104265244SQ201410464124
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月14日
【發(fā)明者】周封, 郝婷, 周至柔, 王晨光, 王丙全, 劉健, 汪洋, 李偉力, 殷大偉, 劉小可 申請人:哈爾濱理工大學(xué), 周封