本發(fā)明涉及采油機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)油田采油設(shè)備主要是有桿舉升，包括抽油機(jī)和地面驅(qū)動螺桿泵，井下泵動力源是地面電機(jī)通過上千米的抽油桿傳遞到井下，這種工況下，不但在動力傳遞過程中存在能量損失，還會造成抽油桿斷脫、抽油桿與油管的磨損等問題，造成修井作業(yè)增加，提高了采油成本。

現(xiàn)有技術(shù)中存在一種低速大排量電動潛油螺桿泵采油系統(tǒng)，其采用了異步電機(jī)和減速裝置，主要包括潛油電機(jī)、減速器、螺桿泵等，該技術(shù)的主要不足是減速器裝置存在尺寸大、可靠性差的問題；現(xiàn)有技術(shù)中還存在一種潛油直驅(qū)螺桿泵，去掉了保護(hù)器和螺桿泵之間的減速器，采用永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動井下螺桿泵，主要包括永磁同步電機(jī)、保護(hù)器、柔性軸和螺桿泵同軸連接，自下而上，轉(zhuǎn)速在1-300轉(zhuǎn)/分鐘，該技術(shù)存在的問題有：完全人工操作，無法根據(jù)油井動液面和井底溫度調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，增加故障風(fēng)險(xiǎn)，轉(zhuǎn)速不合適容易造成螺桿泵空抽燒毀或影響油井的產(chǎn)量，不能實(shí)現(xiàn)智能采油；無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制；沒有反洗功能，卡泵時(shí)造成修井作業(yè)。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的能量損失、抽油桿易損壞、可靠性差、不能智能采油等問題，該無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無桿舉升和智能開采，減少修井作業(yè)，降低采油作業(yè)成本。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)，油管堵塞時(shí)使用反洗短接完成洗井作業(yè)，減少修井，降低作業(yè)成本。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種無桿閉環(huán)采油系統(tǒng),所述無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)包括井下開采部分，所述井下開采部分包括設(shè)置于油管底部的潛油螺桿泵，所述潛油螺桿泵的下方連接有能驅(qū)動所述潛油螺桿泵轉(zhuǎn)動的同步電機(jī)，所述同步電機(jī)的下方連接有能采集油井內(nèi)溫度和壓力數(shù)據(jù)的溫度壓力采集短接，所述溫度壓力采集短接的下方連接有能將所述井下開采部分卡止固定于油井內(nèi)的錨定器；所述潛油螺桿泵的上方設(shè)置有能允許油井內(nèi)流體單向進(jìn)入所述油管中、且能防止流體自上而下流向所述潛油螺桿泵的反洗短接；所述無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)還包括閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述同步電機(jī)通過潛油電纜與所述閉環(huán)控制系統(tǒng)連接，所述溫度壓力采集短接與所述閉環(huán)控制系統(tǒng)信號連接。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述反洗短接的側(cè)壁上設(shè)置有能允許油井內(nèi)流體單向進(jìn)入油管中的反洗閥，所述反洗短接的底部設(shè)置有防止流體自上而下流向所述潛油螺桿泵的單向閥。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述溫度壓力采集短接包括一短接，所述短接上設(shè)置有溫度傳感器和壓力傳感器。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述同步電機(jī)為永磁同步低速電機(jī)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述溫度壓力采集短接與所述同步電機(jī)集成設(shè)置，所述溫度壓力采集短接通過電機(jī)星點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)信號傳遞給所述閉環(huán)控制系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述潛油螺桿泵的下方連接有一能傳遞電機(jī)扭矩的、且能吸收所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的軸向力的柔性止推結(jié)構(gòu)，所述柔性止推結(jié)構(gòu)的下方連接有能傳遞電機(jī)扭矩、且能保持所述同步電機(jī)的內(nèi)外壓力平衡的電機(jī)保護(hù)器，所述電機(jī)保護(hù)器的下方連通設(shè)置所述同步電機(jī)。

在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)包括處理器、變頻器和遠(yuǎn)程控制上位機(jī)，所述處理器，設(shè)置于地面控制柜中，用于接收所述溫度壓力采集短接采集的壓力和溫度信號，所述處理器分析且處理所述壓力和溫度信號，并向所述變頻器發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號，所述處理器向所述遠(yuǎn)程控制上位機(jī)發(fā)出所述壓力和溫度信號和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號；

所述變頻器，設(shè)置于地面控制柜中，根據(jù)所述處理器發(fā)出的所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號，對所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整；

所述遠(yuǎn)程控制上位機(jī)，設(shè)置于遠(yuǎn)程控制室中，接收所述處理器發(fā)出的所述壓力和溫度信號和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號，通過監(jiān)控所述壓力和溫度信號和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號來遠(yuǎn)程監(jiān)控所述井下開采部分的開采情況。

由上所述，本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)采用直驅(qū)的潛油螺桿泵，實(shí)現(xiàn)無桿舉升，從根本上解決了地面驅(qū)動螺桿泵偏磨和潛油螺桿泵減速器易損的問題，延長了機(jī)組的使用壽命，有效的降低了能耗；

(2)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)中設(shè)置閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)對無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，使無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)運(yùn)行于最佳的工作狀態(tài)；閉環(huán)控制系統(tǒng)可以將油井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到辦公場所，使操作者可以遠(yuǎn)程對無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟停和電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了智能開采，減少了人員的參與，降低了人力成本；

(3)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)中設(shè)置永磁同步低速電機(jī)，永磁同步低速電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的動力源，采用變頻器來對電機(jī)進(jìn)行直接控制，省去了減速裝置，增強(qiáng)了無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的可靠性；

(4)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)中設(shè)置反洗短接，油管堵塞時(shí)使用反洗短接完成洗井作業(yè)，減少修井，降低作業(yè)成本；

(5)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)井口占地面積小、噪聲小、不會產(chǎn)生抽油桿反轉(zhuǎn)的情況，提高了安全性，適用于大斜度井和水平井。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1：為本發(fā)明的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：為本發(fā)明的溫度壓力采集短接的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

100、無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)；

1、潛油螺桿泵；

2、同步電機(jī)；

21、電機(jī)保護(hù)器；

3、溫度壓力采集短接；

30、短接；

31、溫度傳感器；

32、壓力傳感器；

4、錨定器；

5、閉環(huán)控制系統(tǒng)；

51、遠(yuǎn)程控制上位機(jī)；

6、潛油電纜；

7、反洗短接；

8、柔性止推結(jié)構(gòu)；

91、套管；

92、油管；

93、環(huán)空。

具體實(shí)施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100,包括井下開采部分，井下開采部分包括設(shè)置于油管92底部的潛油螺桿泵1，潛油螺桿泵1的下方連接有能驅(qū)動所述潛油螺桿泵轉(zhuǎn)動的同步電機(jī)2，在本實(shí)施方式中，同步電機(jī)2為永磁同步低速電機(jī)；同步電機(jī)2的下方連接有能采集油井內(nèi)溫度和壓力數(shù)據(jù)的溫度壓力采集短接3，溫度壓力采集短接3的下方連接有能將井下開采部分卡止固定于油井內(nèi)的錨定器4(在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，錨定器4將井下開采部分固定于套管91內(nèi))，錨定器4防止倒扣且起到固定作用；無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100還包括閉環(huán)控制系統(tǒng)5，同步電機(jī)2通過潛油電纜6與閉環(huán)控制系統(tǒng)5連接，溫度壓力采集短接3與閉環(huán)控制系統(tǒng)5信號連接。

本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100采用直驅(qū)的潛油螺桿泵1，實(shí)現(xiàn)無桿舉升，從根本上解決了地面驅(qū)動螺桿泵偏磨和潛油螺桿泵減速器易損的問題，延長了機(jī)組的使用壽命，有效的降低了能耗；無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100中設(shè)置閉環(huán)控制系統(tǒng)5，閉環(huán)控制系統(tǒng)5對無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，使無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100運(yùn)行于最佳的工作狀態(tài)；閉環(huán)控制系統(tǒng)5可以將油井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到辦公場所，使操作者可以遠(yuǎn)程對無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100的遠(yuǎn)程啟停和電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了智能開采，減少了人員的參與，降低了人力成本；無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100中設(shè)置同步電機(jī)2，同步電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的動力源，直接驅(qū)動潛油螺桿泵1轉(zhuǎn)動；本發(fā)明的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100井口占地面積小、噪聲小、不會產(chǎn)生抽油桿反轉(zhuǎn)的情況，提高了安全性，適用于大斜度井和水平井。

進(jìn)一步，如圖1所示，潛油螺桿泵1的上方設(shè)置有能允許油井內(nèi)流體單向進(jìn)入油管92中、且能防止流體自上而下流向潛油螺桿泵1的反洗短接7。在本實(shí)施方式中，反洗短接7的側(cè)壁上設(shè)置有能允許油井內(nèi)流體單向進(jìn)入油管中的反洗閥，反洗短接7的底部設(shè)置有防止流體自上而下流向潛油螺桿泵的單向閥，采油時(shí)，單向閥能夠允許潛油螺桿泵采取的油液通過反洗短接7進(jìn)入油管92。反洗短接7兼具單向閥和反洗閥的功能，油管結(jié)蠟堵塞后，用泵車向油管92和套管91之間的環(huán)空93加壓，環(huán)空93中的高壓流體通過反洗短接7進(jìn)入油管92，同時(shí)防止高壓流體進(jìn)入潛油螺桿泵1，洗通油管92內(nèi)通道的同時(shí)避免對無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100造成傷害，延長了無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100的運(yùn)行周期，減少了修井作業(yè)，降低作業(yè)成本。

進(jìn)一步，如圖1、圖2所示，溫度壓力采集短接3包括一短接30，短接30上設(shè)置有溫度傳感器31和壓力傳感器32。溫度傳感器31用于采集井內(nèi)的溫度信息，壓力傳感器32用于采集井內(nèi)的壓力信息。溫度傳感器31和壓力傳感器32集成設(shè)置于同一短接上，使得結(jié)構(gòu)更加簡單，裝配操作便捷。

進(jìn)一步，溫度壓力采集短接3與同步電機(jī)2集成設(shè)置，溫度壓力采集短接3通過電機(jī)星點(diǎn)(現(xiàn)有技術(shù)，圖中未示出)將采集的數(shù)據(jù)信號傳遞給閉環(huán)控制系統(tǒng)5。

進(jìn)一步，如圖1所示，潛油螺桿泵1的下方連接有一能傳遞電機(jī)扭矩的、且能吸收同步電機(jī)2的轉(zhuǎn)子的軸向力的柔性止推結(jié)構(gòu)8，柔性止推結(jié)構(gòu)8的下方連接有能傳遞電機(jī)扭矩且能保持同步電機(jī)2內(nèi)外壓力平衡的電機(jī)保護(hù)器21，電機(jī)保護(hù)器21的下方連通設(shè)置前述的同步電機(jī)2。電機(jī)保護(hù)器21中存放有電機(jī)油，通過呼吸為同步電機(jī)2供油，確保同步電機(jī)2的潤滑與散熱，電機(jī)保護(hù)器21與環(huán)空93中的井液、同步電機(jī)2的內(nèi)部分別連通，電機(jī)保護(hù)器21的呼是指同步電機(jī)2溫度升高、壓力升高時(shí)，同步電機(jī)2中的電機(jī)油進(jìn)入電機(jī)保護(hù)器21，并部分排出到環(huán)空93中，同步電機(jī)2內(nèi)的壓力與外界壓力得到平衡；電機(jī)保護(hù)器21的吸是指同步電機(jī)2停止運(yùn)行后，溫度下降且壓力下降，環(huán)空93中的井液進(jìn)入電機(jī)保護(hù)器21，同步電機(jī)2內(nèi)的壓力與外界壓力得到平衡。柔性止推結(jié)構(gòu)8連接潛油螺桿泵1和電機(jī)保護(hù)器21，柔性止推結(jié)構(gòu)8吸收潛油螺桿泵1的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的軸向力，同時(shí)將潛油螺桿泵1的轉(zhuǎn)子的行星運(yùn)動轉(zhuǎn)化為同心運(yùn)動，將從電機(jī)保護(hù)器21傳遞過來的電機(jī)扭矩傳遞給潛油螺桿泵1的轉(zhuǎn)子，潛油螺桿泵1將井液加壓后通過油管92輸送到地面采油裝置(現(xiàn)有技術(shù)，圖中未示出)。

進(jìn)一步，如圖1所示，閉環(huán)控制系統(tǒng)5包括處理器、變頻器和遠(yuǎn)程控制上位機(jī)51，處理器設(shè)置于地面控制柜中，用于接收溫度壓力采集短接3發(fā)出的壓力和溫度信號，所述處理器分析且處理所述壓力和溫度信號，并向所述變頻器發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號，所述處理器向所述遠(yuǎn)程控制上位機(jī)發(fā)出所述壓力和溫度信號和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號；；變頻器設(shè)置于地面控制柜中，根據(jù)所述處理器發(fā)出的所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號，對所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整；；遠(yuǎn)程控制上位機(jī)51設(shè)置于遠(yuǎn)程控制室中，接收所述處理器發(fā)出的所述壓力和溫度信號和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號，通過監(jiān)控所述壓力和溫度信號和所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整信號來遠(yuǎn)程監(jiān)控所述井下開采部分的開采情況。在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，閉環(huán)控制系統(tǒng)5使同步電機(jī)2的轉(zhuǎn)速在50～500rpm范圍內(nèi)調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)潛油螺桿泵1的轉(zhuǎn)速調(diào)整，達(dá)到根據(jù)井內(nèi)流體壓力調(diào)整產(chǎn)量的目的。閉環(huán)控制系統(tǒng)5實(shí)現(xiàn)對同步電機(jī)2的轉(zhuǎn)矩控制，同時(shí)將無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100運(yùn)行工況參數(shù)無線發(fā)送至遠(yuǎn)程控制上位機(jī)51，實(shí)現(xiàn)無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)100的遠(yuǎn)程監(jiān)控和人工操作，減少操作人員的工作量，提高了生產(chǎn)時(shí)效。

由上所述，本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)采用直驅(qū)的潛油螺桿泵，實(shí)現(xiàn)無桿舉升，從根本上解決了地面驅(qū)動螺桿泵偏磨和潛油螺桿泵減速器易損的問題，延長了機(jī)組的使用壽命，有效的降低了能耗；

(2)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)中設(shè)置閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)對無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，使無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)運(yùn)行于最佳的工作狀態(tài)；閉環(huán)控制系統(tǒng)可以將油井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到辦公場所，使操作者可以遠(yuǎn)程對無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟停和電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了智能開采，減少了人員的參與，降低了人力成本；

(3)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)中設(shè)置永磁同步低速電機(jī)，永磁同步低速電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的動力源，采用變頻器來對電機(jī)進(jìn)行直接控制，省去了減速裝置，增強(qiáng)了無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)的可靠性；

(4)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)中設(shè)置反洗短接，油管堵塞時(shí)使用反洗短接完成洗井作業(yè)，減少修井，降低作業(yè)成本；

(5)本發(fā)明提供的無桿閉環(huán)采油系統(tǒng)井口占地面積小、噪聲小、不會產(chǎn)生抽油桿反轉(zhuǎn)的情況，提高了安全性，適用于大斜度井和水平井。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。