專利名稱：潛油電泵工況儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于油田潛油電泵井井下測(cè)試測(cè)量裝備技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種潛油電泵エ況儀，尤其涉及ー種油田采油生產(chǎn)過程中能夠連續(xù)測(cè)量包括壓カ、溫度、電機(jī)線圈溫度、 電流漏失、泵振動(dòng)、儲(chǔ)層壓力、溫度等參數(shù)的人工舉升井下的潛油電泵エ況儀。
背景技術(shù)：
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界原油產(chǎn)量的近三分之ー是由各種形式的電潛泵開采的。電潛泵是油田實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段，也是最復(fù)雜和昂貴的人工舉升設(shè)備，由于很多作業(yè)和環(huán)境參數(shù)可影響電泵性能和油井產(chǎn)能，而惡劣的井下環(huán)境時(shí)常使電潛泵發(fā)生故 障，造成停井，以至于導(dǎo)致昂貴的檢泵費(fèi)用和產(chǎn)能損失，固延長(zhǎng)電潛泵的使用壽命成為當(dāng)務(wù)之急。我國(guó)在該領(lǐng)域起步較晚，相關(guān)技術(shù)積累不深厚，元器件性能較差，所以國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品在功能和可靠性等方面，與國(guó)際先進(jìn)水平還存在著較大的差距，測(cè)試儀器依賴專用通訊電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸，基本上是以入口溫度和壓カ兩個(gè)參數(shù)測(cè)試為主，雖然測(cè)試精度和使用性能滿足國(guó)內(nèi)ー些用戶需求，但由于儀器造價(jià)高、使用壽命短、測(cè)試參數(shù)少、溫度范圍小、精度低、可靠性差，還不能完全滿足用戶需求。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)合低頻電カ線載波技木，利用電潛泵三相動(dòng)カ電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，結(jié)構(gòu)性能合理，成本低廉，測(cè)量范圍廣范的潛油電泵エ況儀。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供了ー種潛油電泵エ況儀，其特殊之處在于所述潛油電泵エ況儀包括地面二次儀表以及與地面二次儀表通過星點(diǎn)通道相連的井下測(cè)試裝置。上述井下測(cè)試裝置包括不平衡電抗電路、信號(hào)耦合器、井下電源、數(shù)據(jù)采集處理單元以及傳感器組；所述不平衡電抗電路分別與井下電源和信號(hào)耦合器相連；所述傳感器組通過數(shù)據(jù)采集處理單元分別接入信號(hào)耦合器以及井下電源；所述不平衡電抗電路接入星點(diǎn)通道中的星點(diǎn)。上述不平衡電抗電路包括第一電感以及第ー電容；所述第一電容的一端接地；所述第一電感的一端接入星點(diǎn)通道中的星點(diǎn)，所述第一電感的另一端和第一電容未接地的一端并聯(lián)后分別接入信號(hào)耦合器和井下電源。上述傳感器組包括溫度傳感器、壓カ傳感器以及振動(dòng)傳感器；所述溫度傳感器、壓力傳感器以及振動(dòng)傳感器分別接入數(shù)據(jù)采集處理單元。上述電感的感應(yīng)量不低于100H ;所述電容的容量是I ii F 10 ii F ;所述電容的電壓不低于1000V。上述數(shù)據(jù)采集處理單元采用ADUC834的芯片。上述地面二次儀表包括三相電抗器、濾波電抗電路、信號(hào)解調(diào)器、地面電源以及數(shù)據(jù)接收處理單元；所述三相電抗器的一端接入星點(diǎn)通道，另一端通過濾波電抗電路分別和信號(hào)解調(diào)器和地面電源相連；所述地面電源分別接入數(shù)據(jù)接收處理單元和信號(hào)解調(diào)器；所述信號(hào)解調(diào)器與數(shù)據(jù)接收處理單元相連。上述濾波電抗電路包括第二電感以及第ニ電容；所述第二電容的一端接地；所述第二電感的一端接入三相電抗器，所述第二電感的另一端和第二電容未接地的一端并聯(lián)后分別接入信號(hào)解調(diào)器和地面電源。上述地面電源的輸入電壓是IIOV 220V ；所述地面電源的輸出電壓是100V 150V。上述數(shù)據(jù)接收處理單元采用微芯30F5015芯片。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型提供的潛油電泵エ況儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)多項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，為人們合理的使用電潛泵提供重要的參考依據(jù)。能夠迅速有效的發(fā)現(xiàn)問題，通過采取補(bǔ)救措施延長(zhǎng)舉升系統(tǒng)的使用壽命，減少修井作業(yè)次數(shù)，大大降低費(fèi)用。有了準(zhǔn)確的井下信息，還能進(jìn)行泵及生產(chǎn)性能優(yōu)化，實(shí)時(shí)壓力測(cè)量還可以滿足常規(guī)測(cè)試需要，無需再下入測(cè)井儀器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)是I、應(yīng)用星點(diǎn)等勢(shì)原理，構(gòu)建的星點(diǎn)通道不需要專用通訊電纜，節(jié)約了測(cè)試裝置的成本。2、星點(diǎn)通道既作為數(shù)據(jù)信號(hào)的通訊通道，又為井下儀器提供直流電源，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛油電泵井井下壓カ和溫度、振動(dòng)、電流漏失、電機(jī)參數(shù)等的不間斷測(cè)量和實(shí)時(shí)顯示。3、采用低頻電カ載波技術(shù)，將信號(hào)調(diào)制在潛油電機(jī)三相動(dòng)カ電纜上完成信號(hào)的提取和分離，使泵エ況儀能夠同時(shí)工作在定頻與變頻的潛油電泵工作環(huán)境中。4、系統(tǒng)中加入星點(diǎn)不平衡電抗，使泵エ況儀抗星點(diǎn)不平衡電壓達(dá)到2000V。

圖I是本實(shí)用新型所提供的泵エ況儀的結(jié)構(gòu)原理圖；其中I-地面電源；2_數(shù)據(jù)接收處理單元；3_信號(hào)解調(diào)器；4_濾波電抗電路；5_三相電抗器；6_三相高壓電纜；7_潛油電機(jī)；8_不平衡電抗電路；9_井下電源；10_數(shù)據(jù)采集處理單兀；11_信號(hào)稱合器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是ー種主要用于完成泵入口壓力、入口溫度、電機(jī)線圈溫度、電流漏失、振動(dòng)等信號(hào)的采集、處理和編碼，且由三相動(dòng)カ電纜6低頻載波傳輸完成編碼信號(hào)從井下到地面的輸送，并同時(shí)完成給井下儀器供電的裝置。參見圖1，本實(shí)用新型所提供的潛油電泵エ況儀，包括地面二次儀表以及與地面ニ次儀表通過星點(diǎn)通道相連的井下測(cè)試裝置。井下測(cè)試裝置包括不平衡電抗電路8、信號(hào)耦合器11、井下電源9、數(shù)據(jù)采集處理単元10以及傳感器組；不平衡電抗電路8分別與井下電源9和信號(hào)耦合器11相連；傳感器組通過數(shù)據(jù)采集處理單元10分別接入信號(hào)耦合器11以及井下電源9 ;不平衡電抗電路8接入星點(diǎn)通道中的星點(diǎn)。不平衡電抗電路8包括第一電感以及第ー電容；第一電容的一端接地；第ー電感的一端接入星點(diǎn)通道中的星點(diǎn)，第一電感的另一端和第一電容未接地的一端并聯(lián)后分別接入信號(hào)耦合器和井下電源。傳感器組包括溫度傳感器、壓カ傳感器以及振動(dòng)傳感器；溫度傳感器、壓カ傳感器以及振動(dòng)傳感器分別接入數(shù)據(jù)采集處理單元10。電感的感應(yīng)量不低于100H ;電容的容量是Iii F IOiiF;電容的電壓不低于IOOOVo數(shù)據(jù)采集處理單元10采用ADUC834的芯片。 地面二次儀表包括三相電抗器5、濾波電抗電路4、信號(hào)解調(diào)器3、地面電源I以及數(shù)據(jù)接收處理單元2 ;三相電抗器5的一端接入星點(diǎn)通道(三相高壓電纜6)，另一端通過濾波電抗電路4分別和信號(hào)解調(diào)器3和地面電源I相連；地面電源I分別接入數(shù)據(jù)接收處理単元2和信號(hào)解調(diào)器3 ;信號(hào)解調(diào)器3與數(shù)據(jù)接收處理單元相連3。濾波電抗電路4包括第二電感以及第ニ電容；第二電容的一端接地；第二電感的一端接入三相電抗器，第二電感的另一端和第二電容未接地的一端并聯(lián)后分別接入信號(hào)解調(diào)器3和地面電源I。地面電源I的輸入電壓是IlOV 220V ;地面電源I的輸出電壓是100V 150V。數(shù)據(jù)接收處理單元2采用微芯30F5015芯片。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于地面三相電抗、三相動(dòng)カ電纜6及潛油電機(jī)I三相繞組所形成的星點(diǎn)通道及井下測(cè)試裝置部分，井下測(cè)試裝置部分含有電源模塊電路(井下電源)、含有微控制器以及其它信號(hào)模塊電路的數(shù)據(jù)采集模塊電路、內(nèi)含功率輸出模塊電路的電カ電纜載波調(diào)制模塊電路(就是本實(shí)用新型所提及的信號(hào)耦合器)。本實(shí)用新型在實(shí)際工作中，由數(shù)據(jù)采集模塊電路將傳感器組(壓カ傳感器、溫度傳感器以及振動(dòng)傳感器等各種傳感器或信號(hào)采集裝置)檢測(cè)的信號(hào)送到微控制器進(jìn)行采樣處理，最終，根據(jù)客戶需求將處理后的信號(hào)送到功率輸出模塊電路進(jìn)行功率放大，經(jīng)載波調(diào)制后耦合至三相動(dòng)カ電纜上。目前進(jìn)ロ或國(guó)產(chǎn)的電潛泵其底部均預(yù)留了標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接ロ。泵エ況儀與電機(jī)可通過法蘭實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接。電機(jī)星點(diǎn)在尾部都會(huì)預(yù)留一段導(dǎo)線，用于連接井下測(cè)試裝置，星點(diǎn)既是為井下參數(shù)測(cè)試裝置內(nèi)部電路提供電源又是為信號(hào)的傳送提供必要的通道。油田在用的電潛泵根據(jù)排量不同功率在幾十千瓦到幾百千瓦不等，電壓從幾百伏到最高接近兩千伏，電流最高幾百安培。通常都帶變頻器，頻率可在二三十赫茲到六七十赫茲變化。并且井下還有高溫高壓的影響，儀器要在這些條件下均能可靠應(yīng)用，具有一定技術(shù)難度。本實(shí)用新型工作原理是泵エ況儀通過法蘭連接在電潛泵最下端，通過電機(jī)線圈最下端的星點(diǎn)引出線進(jìn)行電氣連接。測(cè)試裝置與泵的入口處相距很近，因此入口壓カ和井下環(huán)境溫度通過井下泵エ況儀的直接測(cè)量；電潛泵出ロ壓カ通過在電泵出ロ處連接ー根傳壓鋼管至泵エ況儀的壓力傳感器上實(shí)現(xiàn)測(cè)量；電機(jī)工作溫度的測(cè)量是通過在潛油電機(jī)尾部埋入溫度傳感器實(shí)現(xiàn)的；由于井下參數(shù)測(cè)試裝置與電潛泵機(jī)組連接為一體，機(jī)組振動(dòng)傳感器直接安裝在測(cè)試裝置殼體內(nèi)部；而測(cè)試線圈絕緣性指標(biāo)的漏電流是通過地面儀表實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì)星點(diǎn)施加一個(gè)反壓，測(cè)量電流即系統(tǒng)的泄露電流。如果還要測(cè)量?jī)?chǔ)層溫度、壓カ參數(shù)，則需要在泵エ況儀底下再連接電纜。星點(diǎn)通道的特征是由地面三相電抗、潛油電機(jī)三相動(dòng)カ電纜和潛油電機(jī)共同組成，既作為數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸通路又起到為 井下儀器提供直流電源的作用。在本裝置中，由于使用了星點(diǎn)不平衡電抗電路，即使星點(diǎn)不平衡電壓達(dá)到交流2000V(缺相)，泵エ況儀依然可以保證不損壞。
權(quán)利要求1.ー種潛油電泵エ況儀，其特征在于所述潛油電泵エ況儀包括地面二次儀表以及與地面二次儀表通過星點(diǎn)通道相連的井下測(cè)試裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述井下測(cè)試裝置包括不平衡電抗電路、信號(hào)耦合器、井下電源、數(shù)據(jù)采集處理單元以及傳感器組；所述不平衡電抗電路分別與井下電源和信號(hào)耦合器相連；所述傳感器組通過數(shù)據(jù)采集處理單元分別接入信號(hào)耦合器以及井下電源；所述不平衡電抗電路接入星點(diǎn)通道中的星點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述不平衡電抗電路包括第一電感以及第ー電容；所述第一電容的一端接地；所述第一電感的一端接入星點(diǎn)通道中的星點(diǎn)，所述第一電感的另一端和第一電容未接地的一端并聯(lián)后分別接入信號(hào)耦合器和井下電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述傳感器組包括溫度傳感器、壓カ傳感器以及振動(dòng)傳感器；所述溫度傳感器、壓カ傳感器以及振動(dòng)傳感器分別接入數(shù)據(jù)采集處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述電感的感應(yīng)量不低于IOOH ;所述電容的容量是I μ F 10 μ F ;所述電容的電壓不低于1000V。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集處理單元采用ADUC834的芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5或6所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述地面二次儀表包括三相電抗器、濾波電抗電路、信號(hào)解調(diào)器、地面電源以及數(shù)據(jù)接收處理單元；所述三相電抗器的一端接入星點(diǎn)通道，另一端通過濾波電抗電路分別和信號(hào)解調(diào)器和地面電源相連；所述地面電源分別接入數(shù)據(jù)接收處理單元和信號(hào)解調(diào)器；所述信號(hào)解調(diào)器與數(shù)據(jù)接收處理單元相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述濾波電抗電路包括第二電感以及第ニ電容；所述第二電容的一端接地；所述第二電感的一端接入三相電抗器，所述第二電感的另一端和第二電容未接地的一端并聯(lián)后分別接入信號(hào)解調(diào)器和地面電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述地面電源的輸入電壓是IlOV 220V ;所述地面電源的輸出電壓是100V 150V。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的潛油電泵エ況儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)接收處理單元采用微芯30F5015芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種潛油電泵工況儀，包括地面二次儀表以及與地面二次儀表通過星點(diǎn)通道相連的井下測(cè)試裝置。本實(shí)用新型提供了一種結(jié)合低頻電力線載波技術(shù)，利用電潛泵三相動(dòng)力電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，結(jié)構(gòu)性能合理，成本低廉，測(cè)量范圍廣范的潛油電泵工況儀。
文檔編號(hào)E21B47/06GK202391407SQ20112050571
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者周明剛, 孫祖臣, 張?zhí)祚R, 魏璇 申請(qǐng)人:西安思坦儀器股份有限公司