專利名稱：數控智能采油機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田采油使用的采油系統(tǒng)，尤其是能防偏磨、防沙、節(jié)能、環(huán) 保、維護工作量少、使用壽命長、能遠程監(jiān)控的油田采油用的數控智能采油機系統(tǒng)。
背景技術：
1、目前油田采油用的采油系統(tǒng)分為兩大類一是有桿采油系統(tǒng)包括游梁式抽油機驅動、皮帶式抽油機驅動、鏈條式抽油機驅動、異型抽油機驅 動、螺桿泵等；二是無桿采油系統(tǒng)主要包括潛油電泵、水力活塞泵等，其中潛油電泵應用較廣、它是一種無桿采油設 備，其原理是通過潛油電機帶動離心泵旋轉將井液舉升到地面，達到了采油的目的。這兩類 系統(tǒng)共同缺點是系統(tǒng)效率低，電能消耗高。以游梁式抽油機為例，游梁式抽油機被廣泛應用于采油工藝，其特點在于結構相 對簡單、容易制造、維修方便，可靠性好等。但它的不足之處是必須借助減速器和四連桿機 構等中間環(huán)節(jié)使電動機旋轉運動變?yōu)橹本€運動。因驢頭懸點運動加速度較大，平衡效果差； 由于使用減速器和四連桿機構等較多的中間環(huán)節(jié)，造成系統(tǒng)效率很低；尤其在長沖程時體 積變得龐大且笨重，使用材料多；造價高。油田采油系統(tǒng)的電能消耗約占生產成本的30 %以上，其中有桿采油系統(tǒng)的能耗所 占比例較大，以游梁式抽油機系統(tǒng)為例；整個系統(tǒng)效率的最大目標值只有38%，而無桿采 油系統(tǒng)的系統(tǒng)效率較有桿采油系統(tǒng)還低，尤其是多級離心泵。2、傳統(tǒng)的采油系統(tǒng)存在的其它問題(1)、傳動環(huán)節(jié)多，維護、維修工作量大。因體積大和重量重，平衡調整困難。O)、存在沖程損失。(3)、偏磨現(xiàn)象嚴重，造成井下作業(yè)費用過高。如果傳統(tǒng)的采油系統(tǒng)裝置不改變，即使想要將系統(tǒng)提高也是非常困難的，從 原理上講，簡化地面、地下驅動設備的潛力并不是很大，提高采油系統(tǒng)效率最有效的辦法是 改變目前的抽油方式，地面上直線式抽油機雖然減少了一些傳動環(huán)節(jié)，但是仍然存在傳動 環(huán)節(jié)多以及偏磨現(xiàn)象，需要創(chuàng)新一種新的潛油直線電機采油系統(tǒng)彌補傳統(tǒng)式抽油系統(tǒng)的不 足，從采油方式上加以改革，采用潛油直線電機采油系統(tǒng)采油是實現(xiàn)節(jié)能降耗、杜絕偏磨、 增產節(jié)約的有效途徑，這將是采油工程的一個重大突破。3、數控智能采油機系統(tǒng)三大優(yōu)勢其一、數控智能采油機系統(tǒng)將電能直接轉換成舉升井液動力，轉換環(huán)節(jié)少，以較小 的能耗達到較高系統(tǒng)效率。其二、數控智能采油機系統(tǒng)將直線電機作為井下抽油泵的動力系統(tǒng)，易于機、泵一 體化設計，更加方便實施油層分層開采工藝，可簡化井下工具，降低施工難度，達到一層一泵精確分層開采的目的。其三、因無需抽油桿，徹底解決抽油桿、油管摩擦和偏磨現(xiàn)象，大大增加油管使用 期，檢泵周期也相應延長數控智能采油機系統(tǒng)易于控制，可隨油井的實際油液的動態(tài)，調節(jié)泵的沖程、沖 次，使整個系統(tǒng)處于全面協(xié)調開采狀態(tài)，充分利用地層的能量，提高原油采收率。還可以利 用電機運行產生的熱量提高原油的溫度，有效防止原油中蠟的析出。
發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有的采油系統(tǒng)存在的管桿偏磨、耗電大、系統(tǒng)效率低、易沙卡、維護管 理困難等不足，本實用新型提供一種數控智能采油機系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能解決常規(guī)采油工 藝存在的管桿偏磨、耗電大、系統(tǒng)效率低、易沙卡、維護管理困難等不足，而且能隨油井的實 際油液的動態(tài)，方便地調節(jié)泵的沖程、沖次，使抽油泵的運動部件能達到科學的運動方式， 提高原油采收率。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是數控智能采油機系統(tǒng)，在油井中，井口、油管、直線電機順序連接，其中，所述井口、 油管和抽油泵連接，所述抽油泵與直線電機連接潛入井下油層中，電纜沿著所述油管外壁 連接地面井口和井下油層中的直線電機。在本實用新型所述的數控智能采油機系統(tǒng)中，所述油管與所述抽油泵激光割縫防 沙外殼連接，所述抽油泵激光割縫防沙外殼通過密封缸體與所述直線電機的電機外殼連 接，所述抽油泵的游動泵筒與直線電機的電機動子連接。在本實用新型所述的數控智能采油機系統(tǒng)中，所述抽油泵外殼用激光器割縫，泵 接頭出口處連接一防沙出油管并向上延伸。在本實用新型所述的數控智能采油機系統(tǒng)中，所述抽油泵的游動泵筒通過公掛 扣、母掛扣與電機動子連接，所述電機動子下端連接配重。在本實用新型所述的數控智能采油機系統(tǒng)中，電機動子極塊上面加裝耐磨帶。在本實用新型所述的數控智能采油機系統(tǒng)中，電機定子管內腔加裝電機定子輔管。本實用新型的數控智能采油機系統(tǒng)具有以下優(yōu)點1、油管與抽油桿偏磨問題。去掉常規(guī)的動力傳動介質抽油桿，采用電纜傳遞動力， 無抽油桿，采油工藝上管、桿偏磨這一技術難題徹底解決。2、節(jié)能。去除所有的抽油桿重量，去掉地面龐大的抽油機設備，消除了油管和抽油 桿的摩擦阻力，采用下拉泵把電機動子及抽油泵游動部分的重量，變成向上舉升井液做正 功的力，電機下部加裝適量的配重，通過這些措施可以使電機出很小的力便能把井液從井 下油層中舉升到地面。3、防沙卡。在泵的吸入口設置激光割縫篩管，從而有效阻止沙粒進入泵腔，為解決 沙粒堵塞激光割縫縫隙，設計了強力清洗割縫功能，數控智能采油機系統(tǒng)每一個完整的沖 程，僅留下吸入井液的1/5向地面舉升，而4/5的井液則以較高的壓力及流速向井液吸入 的反方向沖刷激光割縫縫隙，數控智能采油機系統(tǒng)每一個沖程都是如此循環(huán)往復地重復這 個清洗動作，從而保證濾沙管的過濾功能；在抽油泵的泵接頭上端加裝了很長的出油細管，出油口在細管的最上端且又加裝防沙帽，出油細管外壁與出油油管內壁之間形成很大的空 間當作沉沙口袋，這個沉沙裝置能徹底解決常規(guī)抽油系統(tǒng)在停電或因其他原因停井時經常 出現(xiàn)的沙埋抽油泵的難題。4、作業(yè)方便。泵的游動部分與電機的動子連接部位經常出現(xiàn)撞擊，連接必須非常 可靠，不能脫離；用常規(guī)螺紋連接如果不加緊固膠，長期撞擊會使螺紋松動，加了緊固膠在 拆卸時因井口有大量的天然氣不能動火；連接螺紋在緊固膠作用下不用火烤根本打不開連 接部位，如果數控智能采油機系統(tǒng)中直線電機和抽油泵有一個運動部位卡死，作業(yè)時無法 拆開就嚴重影響正常的油井作業(yè)；為此在電機及抽油泵連接部位改成卡槽連接，且把抽油 泵設計成在上運行死點時，游動部位的連接桿最外端的卡槽始終露在泵體外端，泵體外端 采用油管螺紋連接有自鎖緊、自對中、自密封性；這樣保證整個系統(tǒng)在井場安裝作業(yè)時能方 便地快速連接，遇到問題起井作業(yè)時不管是抽油泵卡住還是電機卡住，都能方便快速的拆 卸。5、遠程監(jiān)控采用比較成熟的無線傳輸技術，把井場地面控制器的各種有用參數 傳到總部的計算機上，進行遠程監(jiān)測及調控。6、壽命長抽油泵的泵筒采用特殊鍍層技術，柱塞采用合金噴焊技術，電機定子的 內管內壁采用特殊的鍍層，且又加了一個輔助內管，平常運行時僅是輔助內管受磨損，電機 動子極塊外圓采用特殊的合金噴焊技術非常耐磨，極塊的外圓設計有安裝耐磨帶的凹槽， 上面裝特殊的耐磨帶，使電機動子與電機定子內腔通過耐磨帶接觸，這樣有效保證電機定 子管內壁不受傷害，每次作業(yè)時把電機定子的輔助內管及動子上的耐磨帶換成新的，從而 大大增加直線電機的使用壽命。直線電機上裝有溫度傳感器，如果井下油層液面低于抽油 泵的吸入口，井液流動性減少，電機溫度升高，傳感器把溫度信號及時傳給地面控制器，控 制器會做出讓直線電機減少沖次或停機等待指令，這樣能減少電機升溫過高、避免抽油泵 干磨、減少無用功，增加整個系統(tǒng)的使用壽命。有益效果本實用新型的有益效果是，可以在油井正常采油的同時，因不使用光桿密封器，所 以無地面井口的漏油現(xiàn)象，起到環(huán)保作用；地面無動力設備、沒有旋轉部件、無噪音，在生活 區(qū)及商務區(qū)的油井使用本裝置，不擾民，安全性能高；沒有龐大的抽油機，沒有抽油桿，地面 占地面積小(1. 6M2)、節(jié)省大量的鋼材、節(jié)省土地、井場維護管理的工作量小。

圖1是本實用新型的數控智能采油機系統(tǒng)的結構原理圖。圖2是本實用新型的數控智能采油機系統(tǒng)的采油示意圖。圖1中 02.地面，04.井口，05.套管，06.油管(27/8NU)，07.泄油器，08.電纜， 09.油管，10.沉沙口袋，11地面輸油管，18傳感器，20.防沙出油管，30.泵接頭，40.抽油 泵激光割縫防沙外殼，50.第一固定柱塞，55.第一游動泵筒，60.第一閥球，70.第一閥座， 80.第二閥球，90.第二閥座，100.抽油泵工作腔室，110.第二固定柱塞，120.第二游動泵 筒，130.游動泵筒扶正器，140.母掛扣，150.公掛扣，160.密封推桿，170.密封器缸體，180. 控制柜，190.電纜，200.過渡接頭，210.電機定子管，220.電機定子輔管，230.電機外殼， 240.公掛扣，250.母掛扣，260.電機動子磁缸，270.耐磨帶，275.電機動子極塊，276、電機動子，278、直線電機，279、直線電機定子，280.母掛扣，290.公掛扣，300.配重，310.彈性扶 正器，320、尾管，330、井液
具體實施方式
在圖1中，地面井口 04、油管09、泄油器07、泵接頭30、抽油泵激光割縫防沙外殼 40、密封器缸體170、電機外殼230、彈性扶正器310、尾管320串聯(lián)；泵接頭30與防沙出油 管20連接，套管05與地面井口 04連接，抽油泵激光割縫防沙外殼40與第一固定柱塞50、 第二固定柱塞110連接，第一游動泵筒55、第二游動泵筒120、游動泵筒扶正器130、密封推 桿160、母掛扣140、公掛扣150、電機動子276、配重300連接，控制柜180、電纜190與直線 電機278連接。在圖1所示實施例中，控制柜180把動力信號通過電纜190傳給井下直線電機 278，直線電機定子279把動力信號轉變成電磁力、電磁力與電機動子276上的電機動子磁 缸260相互吸引使電機動子276按規(guī)定程序移動，電機動子276帶動第一游動泵筒55、第二 游動泵筒120在第一固定柱塞50與第二固定柱塞110上移動，抽油泵工作腔室100的容 積發(fā)生變化，當電機動子276向上運動時抽油泵工作腔室100增大形成負壓，第一閥球60、 第一閥座70關閉，井液在大氣壓強下使第二閥球80、第二閥座90打開，通過抽油泵激光割 縫防沙外殼40、進入抽油泵工作腔室100，當電機動子276向下運動時抽油泵工作腔室100 減小形成正壓，使第二閥球80、第二閥座90關閉，第一閥球60、第一閥座70打開，井液330 進入油管，此動作在地面控制柜180指揮下井下電機動子276反復運行，井液330被舉升到 地面，達到采油目的。在圖1所示實施例中，當電機動子276向下運動時，第一游動泵筒55、第二游動泵 筒120、電機動子276、配重300的重量在地球引力作用下向下做正功，增加直線電機278的 拉力，達到節(jié)電目的。電機動子276與第一游動泵筒55、第二游動泵筒120通過母掛扣140、公掛扣150 連接，這樣既保證運動部件不受同軸度限制，也能使系統(tǒng)在安裝、拆卸時方便。電機動子磁缸260與電機定子輔管220通過耐磨帶270接觸摩擦，這樣保護了電 機定子輔管220內壁不受損傷，增強了直線電機278的壽命。在圖1所示實施例中，第一游動泵筒55、第二游動泵筒120在第一固定柱塞50與 第二固定柱塞110上移動產生的容積變化，大于抽油泵工作腔室100的容積變化，進入抽油 泵激光割縫防沙外殼40里面的井液330大部分又通過抽油泵激光割縫防沙外殼40的縫隙 高速排出，沖洗抽油泵激光割縫防沙外殼40的縫隙，起到防沙的作用。在圖1所示實施例 中，防沙出油管20的口部遠遠高于泵接頭30，與油管內腔形成沉沙口袋10，起到防沙埋作 用。圖2數控智能采油機采油系統(tǒng)示意圖是對圖1形成產品的構造圖，直觀、易懂。該 系統(tǒng)設有地面輸油管11，并裝有傳感器18。
權利要求1.數控智能采油機系統(tǒng)，在油井中，井口、油管、直線電機順序連接，其特征是所述井 口、油管和抽油泵連接，所述抽油泵與直線電機連接潛入井下油層中，電纜沿著所述油管外 壁連接地面井口和井下油層中的直線電機。
2.根據權利要求1所述的數控智能采油機系統(tǒng)，其特征是所述油管與抽油泵激光割 縫防沙外殼連接，所述抽油泵激光割縫防沙外殼通過密封缸體與所述直線電機的電機外殼 連接，所述抽油泵的游動泵筒與所述直線電機的電機動子連接。
3.根據權利要求1所述的數控智能采油機系統(tǒng)，其特征是抽油泵外殼用激光器割縫， 泵接頭出口處連接一防沙出油管并向上延伸。
4.根據權利要求1所述的數控智能采油機系統(tǒng)，其特征是所述抽油泵的游動泵筒通 過公掛扣、母掛扣與電機動子連接，電機動子下端連接配重。
5.根據權利要求1所述的數控智能采油機系統(tǒng)，其特征是電機動子極塊上面加裝耐 磨帶。
6.根據權利要求1所述的數控智能采油機系統(tǒng)，其特征是電機定子管內腔加裝電機定子輔管。
專利摘要本實用新型提供能節(jié)電、不偏磨的數控智能采油機系統(tǒng)。它是在油井中將井口、油管、抽油泵、直線電機、配重順序連接下潛到油層中，用電纜連接地面控制柜和油層中的直線電機，直線電機在油層中直接驅動抽油泵；沒有抽油桿的重量及油管和抽油桿的摩擦力，沒有地面龐大的抽油機，以接近零傳動的直接驅動方式，把油井中的井液舉升到地面，達到采油的目的。
文檔編號E21B43/00GK201934070SQ20112000451
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權日2011年1月10日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:鄭艷, 韋琦