本申請涉及石油天然氣技術領域，特別涉及一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置及方法。

背景技術：

近年來，潛油螺桿泵采油技術的應用和發(fā)展迅速。潛油螺桿泵既適用于一般油井生產，又適用于高黏度和高含砂油井生產，無需抽油桿，可消除油管桿的偏磨問題。在采油的過程中，潛油泵通常容易出現(xiàn)許多不易判別的井下故障。通過潛油螺桿泵的運行參數(shù)通?？梢耘袛嗥涔收显颍鲞\行參數(shù)可以包括溫度和壓力等參數(shù)。因此，如何對潛油螺桿泵的運行參數(shù)進行實時監(jiān)測，以掌握潛油螺桿泵在生產過程中的井下工況并判斷故障原因，是一項十分重要、緊迫的研究課題，也是挖掘油井潛力、保證設備有效工作、延長檢泵周期、提高生產管理技術水平的關鍵。

現(xiàn)有技術中，申請日為2013年10月29日、公告號為CN203627257U的中國實用新型專利公開了一種具有壓力監(jiān)測和保護裝置的潛油螺桿泵。所述螺桿泵泵體下端的泵入口連接有壓力傳感器，所述壓力傳感器的下端連接潛油螺桿泵電機。信號電纜的下端連接潛油螺桿泵的電機、上端連接地面控制柜。在采油的過程中，通過壓力傳感器獲取潛油螺桿泵的壓力值，并通過信號電纜將所述壓力值傳遞至地面控制柜，以對潛油螺桿泵的壓力值進行實時監(jiān)測。

在實現(xiàn)本申請過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題：

井下環(huán)境通常比較惡劣，位于井下的電纜通常容易發(fā)生斷裂等故障。上述現(xiàn)有技術中，需要使用單獨的信號電纜對潛油螺桿泵的壓力值進行傳輸。這樣，增加了采油系統(tǒng)中井下電纜的數(shù)量，從而增加了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風險，降低了采油系統(tǒng)的可靠性，所述采油系統(tǒng)可以為潛油螺桿泵、以及壓力監(jiān)測和保護裝置所組成的系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本申請實施例的目的是提供一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置及方法，以減少采油系統(tǒng)中井下電纜的數(shù)量，所述采油系統(tǒng)包括潛油螺桿泵、以及潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置。

為解決上述技術問題，本申請實施例提供的潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置及方法是這樣實現(xiàn)的：

一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置，包括：井下發(fā)送設備和地面接收設備；

所述井下發(fā)送設備包括依次連接的傳感器和載波單元，所述傳感器用于獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號，所述載波單元用于將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上，其中，所述電源線纜為對潛油螺桿泵電機進行供電的線纜；

所述地面接收設備通過電源線纜與所述載波單元相連接，用于從電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號，并基于載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測方法，包括：

獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號；

將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上；

從所述電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號；

基于所述載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

由以上本申請實施例提供的技術方案可見，本申請實施例可以采用電源線纜載波的方式，將傳感器獲取的運行參數(shù)信號傳輸至地面接收設備。與現(xiàn)有技術相比，本申請實施例可以將運行參數(shù)信號載波至電源線纜上，從而減小了井下電纜的數(shù)量，進而減小了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風險，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置的結構示意圖；

圖2為本申請實施例采油系統(tǒng)示意圖；

圖3為本申請實施例潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測方法的流程圖。

部件說明：

10、傳感器； 101、溫度傳感器； 102、壓力傳感器；

103、振動傳感器； 11、電流電壓轉換電路； 12、第二濾波電路；

13、放大電路； 14、模數(shù)轉換電路； 15、調頻單元；

16、載波單元； 17、第一濾波電路； 18、接收單元；

19、解調單元； 20、計算單元； 21、上位機；

201、井口； 202、油管； 203、潛油螺桿泵螺桿；

204、潛油螺桿泵電機； 205、三相電源線纜。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

下面介紹本申請實施例的潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置。如圖1所示，該裝置可以包括井下發(fā)送設備1和地面接收設備2。所述井下發(fā)送設備1可以通過電源線纜與所述地面接收設備2相連接。所述井下發(fā)送設備1可以用于獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號，并將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上。所述地面接收設備2可以用于從電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號，并基于所述載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

所述井下發(fā)送設備1具體可以包括依次連接的傳感器10、電流電壓轉換電路11、第二濾波電路12、放大電路13、模數(shù)轉換電路(A/D轉換電路)14、調頻單元15、以及載波單元16。

所述傳感器10可以用于獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號，具體可以包括溫度傳感器101、壓力傳感器102、以及振動傳感器103等。例如，所述溫度傳感器101可以獲取潛油螺桿泵電機內的溫度，所述壓力傳感器102可以獲取潛油螺桿泵的入口壓力。

所述運行參數(shù)信號通常為電流信號。所述電流電壓轉換電路11可以將所述傳感器10輸出的電流信號轉換為電壓信號，即，將所述運行參數(shù)信號轉換為電壓信號。所述電流電壓轉換電路11可以包括標準電阻，以便于通過所述標準電阻將電流信號轉換為電壓信號。

井下的環(huán)境通常較為惡劣，并且具有較多的電磁干擾。所述第二濾波電路11可以用于消除電壓信號中的電磁干擾。

所述放大電路13可以對電壓信號進行放大，以便于進行A/D轉換。所述放大電路13可以包括運算放大器。

所述模數(shù)轉換電路14可以將放大后的電壓信號轉換為數(shù)字信號。所述調頻單元15可以對數(shù)字信號的頻率進行調制，以對所述數(shù)字信號進行編碼。所述調頻單元15可以基于單片機實現(xiàn)。所述單片機還可以控制所述傳感器10、所述電流電壓轉換電路11、所述第二濾波電路12、所述放大電路13、所述模數(shù)轉換電路14、所述調頻單元15、以及所述載波單元16協(xié)調工作。

所述載波單元16可以將調頻后的數(shù)字信號載波至電源線纜上。這樣，可以利用已有的為潛油螺桿泵進行供電的電源線纜，對所述運行參數(shù)信號進行傳輸，從而減小了井下電纜的數(shù)量，進而減小了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風險，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

潛油螺桿泵電機的繞組通常為星形連接的繞組。所述井下發(fā)送設備中各電子元件的電源線可以與所述星形連接繞組的中性點相連接，以對所述各電子元件進行供電。例如，可以對所述中性點的電壓進行濾波和電壓變換處理，得到24V或5V電壓，以對所述各電子元件進行供電。這樣，可以使用電源線纜給潛油螺桿泵電機供電的同時，還可以使用所述電源線纜給所述井下發(fā)送設備中的各電子元件進行供電，從而簡化了采油系統(tǒng)的供電線路，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

所述地面接收設備可以包括依次連接的第一濾波電路17、接收單元18、解調單元19、計算單元20、以及上位機21。

潛油螺桿泵的電機為通常為同步電機。一般采用方波對同步電機進行控制。因此，同步電機的電源線纜上通常具有較豐富的高次諧波。所述高次諧波會對電源線纜上編碼后的數(shù)字信號產生干擾。因此，為了準確地得到運行參數(shù)信號，可以利用第一濾波電路17消除電源線纜上的諧波干擾。所述第一濾波電路17可以包括星形連接的電感器。

所述接收單元18可以獲取調頻并載波后的數(shù)字信號。所述解調單元19可以對調頻并載波后的數(shù)字信號進行解調，得到載波后的數(shù)字信號。

所述計算單元20可以基于載波后的數(shù)字信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。具體地，所述計算單元20可以將從載波后的數(shù)字信號中恢復所述數(shù)字信號，并可以將所述數(shù)字信號轉換為電流信號，可以基于所述電流信號的數(shù)值，計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

所述上位機21可以對潛油螺桿泵的運行參數(shù)進行顯示和監(jiān)控，并可以基于所述運行參數(shù)對潛油螺桿泵進行控制，例如，調整潛油螺桿泵電機的轉速。

圖2為本申請實施例的采油系統(tǒng)示意圖。所述采油系統(tǒng)可以包括潛油螺桿泵、以及圖1所對應實施例的潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置。

圖1所對應的實施例，可以采用電源線纜載波的方式，將傳感器獲取的運行參數(shù)信號傳輸至地面接收設備。與現(xiàn)有技術相比，圖1所對應的實施例可以將運行參數(shù)信號載波至電源線纜上，從而減小了井下電纜的數(shù)量，進而減小了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風險，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

圖1所對應的實施例，可以對潛油螺桿泵的井下工況進行實時監(jiān)測，及時采集生產數(shù)據，掌握生產情況，并可以基于得到的生產情況，調整潛油螺桿泵的工作參數(shù)，使采油系統(tǒng)處于最佳的工作狀態(tài)。

另外，圖1所對應的實施例，可以根據潛油螺桿泵的井下壓力，計算出井下液面高度，從而可以及時調整潛油螺桿泵電機的轉速和生產能力，防止液面過低而燒泵，減少了人員的參與，降低了人力成本；有利于及時發(fā)現(xiàn)問題，提高效益。

需要說明的是，現(xiàn)有技術中，申請日為2014年1月21日、公告號為CN203783562U的中國實用新型專利公開了一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置。但是，潛油電泵通常為異步電機，潛油螺桿泵通常為同步電機。異步電機和同步電機的控制方式不同，同步電機的控制方式產生的高次諧波通常較多，干擾更強。因此，公告號為CN203783562U的中國實用新型專利所公開的技術方案，通常無法適用于潛油螺桿泵。

本申請實施例的地面接收設備設置有濾波電路，并且井下發(fā)送設備也設置有濾波電路。地面接收設備的濾波電路和井下發(fā)送設備的濾波電路相互配合，可以濾波高次諧波干擾。

基于圖1所對應的實施例，本申請實施例還提供一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測方法。如圖3所示，該方法可以包括如下的步驟。

步驟S31：獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號。

所述運行參數(shù)信號可以包括溫度信號、壓力信號、以及振動位移信號等。

步驟S32：將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上。

步驟S33：從所述電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號。

具體地，可以對電源線纜上的信號進行濾波處理，以消除諧波干擾；可以基于濾波后的電源線纜上的信號，獲取載波后的運行參數(shù)信號。

步驟S34：基于所述載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

在一個實施方式中，在步驟S31之后，所述方法還包括：對所述運行參數(shù)信號進行預處理，所述預處理可以包括電流電壓轉換處理、濾波處理、放大處理、以及模數(shù)轉換處理等。

圖3所對應的實施方式，可以采用電源線纜載波的方式，對潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號進行傳輸。

雖然通過實施例描繪了本申請，本領域普通技術人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。