一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置?？商峁┚氯肟趬毫Α⒊隹趬毫Α⑷肟跍囟?、電機(jī)溫度、三個(gè)軸向振動(dòng)、漏電流等多個(gè)參數(shù)測量。信號傳輸采用電流載波方式，硬件電路簡單、功耗低、通訊可靠；利用電泵原有的動(dòng)力線纜，采用星點(diǎn)通道信號傳輸方式，無需額外增加電纜。通過H橋電路控制井下電源極性切換，可實(shí)現(xiàn)漏電流在線監(jiān)測。測量電機(jī)的溫度傳感器直接安裝在電機(jī)繞組附近，可更及時(shí)真實(shí)的測量電機(jī)溫度。采用了三個(gè)相互正交的振動(dòng)傳感器，更全面地監(jiān)測井下振動(dòng)信息。井下結(jié)構(gòu)采用減震設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)井下長時(shí)間高溫、強(qiáng)振動(dòng)工作環(huán)境。
【專利說明】—種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種井下多參數(shù)監(jiān)測的裝置，特別是一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]潛油電泵是油田開發(fā)的重要機(jī)械采油設(shè)備，具有排量大、揚(yáng)程高、生產(chǎn)壓差大、適應(yīng)性強(qiáng)、地面工藝流程簡單、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于停噴后的高產(chǎn)油井、高含水井、深井及定向井中，是油田實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。
[0003]由于潛油電泵在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)許多不易判別的井下故障，如何針對潛油電泵運(yùn)行進(jìn)行全面的參數(shù)監(jiān)測及分析，掌握潛油電泵生產(chǎn)時(shí)井下的工況并判斷故障原因，是一項(xiàng)十分重要、緊迫的研究課題，也是挖掘油井潛力、保證設(shè)備有效工作、延長檢泵周期、提聞生廣管理技術(shù)水平的關(guān)鍵。
[0004]現(xiàn)有的的井下測試系統(tǒng)一般是井下溫度和壓力二元參數(shù)，從現(xiàn)場應(yīng)用情況來看，由于測試參數(shù)少、不能完全滿足用戶掌握潛油電泵井下多參數(shù)監(jiān)測的需求。并存在操作過程復(fù)雜等顯著缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，克服上述現(xiàn)有技術(shù)之缺陷而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)潛油電泵井下多參數(shù)監(jiān)測的裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型方案是:
[0007]—種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置，包括井下工況儀、地面設(shè)備和電流載波傳輸設(shè)備。
[0008]所述井下工況儀包括結(jié)構(gòu)本體、板架、電抗器、振動(dòng)傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、電源及載波電路、數(shù)據(jù)采集電路。
[0009]所述地面設(shè)備包括扼流器和地面主機(jī)。
[0010]振動(dòng)傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集電路相聯(lián)，數(shù)據(jù)采集電路與電源及載波電路相聯(lián)，電源及載波電路與電抗器相聯(lián)，電抗器通過電流載波傳輸設(shè)備與地面設(shè)備的扼流器相聯(lián)，扼流器與地面主機(jī)相聯(lián)。
[0011]所述地面主機(jī)包括H橋電路，井下工況儀包括負(fù)電源阻止模塊，H橋電路通過電流載波傳輸設(shè)備與負(fù)電源阻止模塊相聯(lián)。
[0012]所述振動(dòng)傳感器包括三個(gè)正交排列的振動(dòng)傳感器。
[0013]所述溫度傳感器為若干個(gè)，其中之一安裝于安裝在電機(jī)內(nèi)部。
[0014]所述井下工況儀還包括減震器，減震器安裝于板架上。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果:
[0016](I)采用了多個(gè)傳感器及其安裝結(jié)構(gòu)，可提供井下入口壓力、出口壓力、入口溫度、電機(jī)溫度、三個(gè)軸向振動(dòng)、漏電流等多個(gè)參數(shù)測量。[0017](2)信號傳輸采用電流載波方式，硬件電路簡單、功耗低、通訊可靠；利用電泵原有的動(dòng)力線纜，采用星點(diǎn)通道信號傳輸方式，無需額外增加電纜.[0018](3)采用了三個(gè)相互正交的振動(dòng)傳感器，更全面地監(jiān)測井下振動(dòng)信息。
[0019](4)測量電機(jī)的溫度傳感器直接安裝在電機(jī)繞組附近，可更及時(shí)真實(shí)的測量電機(jī)溫度。
[0020](5)通過H橋電路控制井下電源極性切換，可實(shí)現(xiàn)漏電流在線監(jiān)測。
[0021](6)井下結(jié)構(gòu)采用減震設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)井下長時(shí)間高溫、強(qiáng)振動(dòng)工作環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成原理框圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型的井下工況儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)安裝示意圖。
[0024]圖3為本實(shí)用新型的井下工況儀電流信號載波電路圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型的控制井下電源極性的H橋控制電路圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型的系統(tǒng)信號編碼傳輸波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例作進(jìn)一步描述。
[0028]參見圖1，井下工況儀I和潛油電泵的電機(jī)4尾部固連，通過電機(jī)星點(diǎn)7、電機(jī)三相繞組4a、三相動(dòng)力線纜5、扼流器3、電纜鍇皮6構(gòu)成一個(gè)星點(diǎn)通道。泵的入口溫度、入口壓力、振動(dòng)信息直接通過安裝在井下工況儀內(nèi)部的傳感器Ia測量，而泵的出口壓力則通過傳壓管線連接至安裝在井下工況儀內(nèi)部的出口壓力傳感器測量。用于監(jiān)測電機(jī)繞組溫度的溫度傳感器4b，安裝在電機(jī)內(nèi)部繞組附近，該溫度傳感器信號會(huì)同電機(jī)星點(diǎn)7—起以引線的方式通過連接端子送入井下工況儀I。
[0029]井下電抗器Id用于隔斷由于電機(jī)4相間不對稱而產(chǎn)生的共模干擾電壓信號；數(shù)據(jù)采集電路Ib負(fù)責(zé)傳感器la、傳感器4b信號的采集、調(diào)理和按規(guī)定的時(shí)序編碼。電源及載波電路Ic負(fù)責(zé)將來自電機(jī)星點(diǎn)7的電源信號轉(zhuǎn)換成井下工況儀I內(nèi)部各電路和傳感器工作所需的二次電源輸出，同時(shí)負(fù)責(zé)將來自數(shù)據(jù)采集電路Ib的電壓編碼信號轉(zhuǎn)換成電流信號，并通過電機(jī)星點(diǎn)7加載到三相動(dòng)力電纜5，井下信號經(jīng)地面扼流器3濾除動(dòng)力線中的高壓成分后送至地面主機(jī)2。
[0030]地面主機(jī)2通過其內(nèi)部電源電路2a以及星點(diǎn)通道為井下工況儀I提供直流供電，同時(shí)接受來自井下工況儀I發(fā)送的載波信號，經(jīng)過采集傳輸電路2b濾波、解碼后，發(fā)送給信號處理計(jì)算機(jī)2c進(jìn)行補(bǔ)償處理，形成最終監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過顯控模塊2d進(jìn)行參數(shù)顯示和操控。
[0031]參見圖2，給出了本實(shí)用新型所述的井下工況儀內(nèi)部安裝示意圖，包括結(jié)構(gòu)本體30、板架31、電抗器32、振動(dòng)傳感器33、壓力傳感器34、溫度傳感器35、電源及載波電路36、數(shù)據(jù)采集電路37、減震器38。其中壓力傳感器34、溫度傳感器35安裝于結(jié)構(gòu)本體30 ;振動(dòng)傳感器33、電抗器32、電源及載波電路36、數(shù)據(jù)采集電路37安裝于板架31，通過減震器38對安裝于板架31設(shè)備進(jìn)行減震，以滿足井下強(qiáng)振動(dòng)工作環(huán)境。
[0032]參見圖3，A點(diǎn)為經(jīng)過調(diào)理后的傳感器電壓信號輸入，用兩個(gè)恒流二極管Q1、Q2作為輸出基準(zhǔn)電流。通過R2、R3、C1、C2、R4、U1A、Q3構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋電路，恒流源輸出端B點(diǎn)電壓和信號輸入A點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，偏差經(jīng)積分后反饋至壓控電流源Q3，如果經(jīng)過調(diào)理后的輸入信號A與B點(diǎn)電壓相等(等效于傳感器輸入為O),則Q3輸出為O,如果輸入信號A與B點(diǎn)電壓不相等(等效于傳感器有輸入信號)，則Q3輸出相應(yīng)的控制電流信號，從而使流過R5的電流發(fā)生變化，最終使得B點(diǎn)電壓與A點(diǎn)的輸入信號電壓一致。通過上述負(fù)反饋電路和壓控電流源實(shí)現(xiàn)了傳感器輸入信號電壓到系統(tǒng)信號傳輸回路的電流輸出的轉(zhuǎn)換。相對于電壓信號傳輸，電流信號傳輸過程中無衰減，可適用于井下遠(yuǎn)距離傳輸。相對于數(shù)字編碼和傳輸，該電路無需專用的編碼和功率輸出電路，地面也無需專門的解碼電路，整個(gè)電路簡單，功耗低，對于進(jìn)行高溫環(huán)境應(yīng)用十分有利，同時(shí)可克服潛油電泵電機(jī)在變頻工作時(shí)存在通訊不可靠的問題。
[0033]參見圖4，D01、D02為來自采集電路2b輸出的兩路控制信號，2D1、2D2為H橋驅(qū)動(dòng)芯片，2V7?2V10四個(gè)MOS管構(gòu)成H橋電路，當(dāng)DOl、D02分別輸出1、0時(shí)，2V7、2V10導(dǎo)通，load_A與load_B之間輸出電壓為+110VDC,當(dāng)DOU D02分別輸出O、I時(shí)，2V8、2V9導(dǎo)通，load_A與load_B之間輸出電壓為-110VDC。當(dāng)D01、D02輸出電平相同時(shí)，load_A與load_B之間輸出電壓為0V。本實(shí)用新型所采用的橋驅(qū)動(dòng)芯片采用高端懸浮自舉電源，可以大大減少驅(qū)動(dòng)電源的數(shù)目，內(nèi)部集成了死區(qū)控制電路，可確保橋上下兩個(gè)MOS管只能處于交替工作狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)橋短路現(xiàn)象。用電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)電源供電切換，其可靠性較之常規(guī)的繼電器切換有極大的提聞。
[0034]參見圖5，井下工況儀和地面主機(jī)采用電流載波方式進(jìn)行通信，通過地面主機(jī)控制井下工況儀供電及其極性的切換來控制井下工況儀數(shù)據(jù)發(fā)送，即當(dāng)供電電源為正電壓后，井下工況儀向地面發(fā)送一幀載波電流信號；當(dāng)電源切換為負(fù)后，井下工況儀停止工作，在此期間地面主機(jī)進(jìn)行漏電流檢測，直到下次供電啟動(dòng)為止；每幀信號編碼如下:電流范圍為O?25mA，信號包括2個(gè)幀頭和7個(gè)測量參數(shù)(依次為幀頭Cz、幀頭Cf、入口壓力P1、出口壓力Pd、入口溫度T1、電機(jī)溫度Tm、X向振動(dòng)Vx、y向振動(dòng)Vy、z向振動(dòng)Vz),每個(gè)參數(shù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間為2s。
【權(quán)利要求】
1.一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于:包括井下工況儀、地面設(shè)備和電流載波傳輸設(shè)備； 所述井下工況儀包括結(jié)構(gòu)本體(30)、板架(31)、電抗器(32)、振動(dòng)傳感器(33)、壓力傳感器(34)、溫度傳感器(35)、電源及載波電路(36)、數(shù)據(jù)采集電路(37)； 所述地面設(shè)備包括扼流器和地面主機(jī)； 振動(dòng)傳感器(33)、壓力傳感器(34)、溫度傳感器(35)與數(shù)據(jù)采集電路(37)相聯(lián)，數(shù)據(jù)采集電路(37)與電源及載波電路(36)相聯(lián)，電源及載波電路(36)與電抗器(32)相聯(lián)，電抗器(32)通過電流載波傳輸設(shè)備與地面設(shè)備的扼流器(3)相聯(lián)，扼流器(3)與地面主機(jī)(2)相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述地面主機(jī)(2)包括H橋電路，井下工況儀包括負(fù)電源阻止模塊，H橋電路通過電流載波傳輸設(shè)備與負(fù)電源阻止模塊相聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述振動(dòng)傳感器(33)包括三個(gè)正交排列的振動(dòng)傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述溫度傳感器(35)為若干個(gè),其中之一安裝于安裝在電機(jī)內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述井下工況儀還包括減震器(38)，減震器(38)安裝于板架(31)上。
【文檔編號】E21B47/008GK203783562SQ201420035553
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】宋海青, 龍江橋, 周懷亮, 黃華祥, 徐振動(dòng), 高永華, 甄寶生, 姜志強(qiáng), 羅少峰, 于雷, 唐兵, 司念亭, 郭雯霖, 白健華, 游學(xué) , 呂偉, 張龍, 張曉麗, 郭秋芬, 郭雙江, 岳步江 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油（中國）有限公司天津分公司, 航天科工慣性技術(shù)有限公司