井下采油泵直流传控变频控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于井下采油泵采油技术领域，尤其涉及一种井下采油泵直流传控变频控制系统，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、控制电路和井下采油泵机组，逆变电路通过电缆与所述电机连接，所述的整流电路、滤波电路和控制电路设置在地面，所述的逆变电路与井下采油泵机组一同设置在井下，所述滤波电路通过直流电与井下的逆变电路连接，所述的逆变电路通过封装结构封装。本实用新型专利技术创造性地将变频器中的逆变电路从变频器中剥离出来，并将逆变电路与井下采油泵一同设置在井下，大幅增加了井下采油泵的极限下入深度，也大幅削减电缆对变频器学习准确度的影响，从而利于保证变频器和电机的使用寿命和变频器控制井下采油泵调参效果。

DC transmission control frequency conversion control system of downhole oil production pump

【技术实现步骤摘要】
井下采油泵直流传控变频控制系统
本技术属于井下采油泵采油
，尤其涉及一种井下采油泵直流传控变频控制系统。
技术介绍
井下采油泵采油技术是一种常见的采油技术，井下采油泵采油系统主要由三部分组成:井下部分，地面部分和联系井下、地面的中间部分。其中，井下部分是井下采油泵采油技术的核心，主要由电机和由电机驱动的泵头组成，常见的泵头形式有潜油离心泵、潜油螺杆泵、潜油柱塞泵等。地面部分主要包括配电设备和变频器，其作用主要是为井下的电机供电，并对电机实行变频控制。中间部分包括油管和动力电缆，油管用于将原油举升至地面，动力电缆用于连接地面和井下的电气设备。井下采油泵机组同油管一起下入井内,地面电源通过配电设备、变频器和动力电缆将电能输送给井下电机,使电机带动泵头旋转,将电能转换成机械能,把油井中的井液举升到地面。井下采油泵采油技术具有明显的优点，优点在于：1)大排量采液是这种采油方法的主要优点，但是，目前井下采油泵中潜油离心泵为大排量，潜油螺杆泵与潜油柱塞泵为中小排量。2)操作简单，管理方便，在市区应用有得于美化环境、减少噪音。3)能够较好地运用于斜井、水平井以及海上采油。4)容易安装井下压力及温度等测试装置，并通过光纤电缆将测试信号传递到地面，进行测量读数。5)为适应油井产量递减或发生变化，可采用变频装置调节电源频率来实现。6)免修期较长，油井生产时效相对比较高。然而，该技术也存在明显的缺点：在井下采油泵采油系统中，电机通过至少数百米的多芯电缆与地面上的变频器连接，井下采油泵安装后，由于电缆的长度较大且电缆中的电是交流电，导致电缆会具有较大的容性，电缆越长，容性越大，同时，电机在启停瞬间，会在电缆中产生电压瞬时尖峰。长电缆的较大容性与电压瞬时尖峰共同作用使电缆容易被击穿，因此，井下采油泵的下入深度是受电缆长度的限制的，这很大程度上影响了井下采油泵的应用范围。为了消除因电缆过长带来的电缆容易被击穿的问题，目前采用的技术方案是在地面增设正弦滤波器或输出电抗器，这种方式在一定程度上增加了井下采油泵的下入深度，但随着深度的增加，正弦滤波器或输出电抗器的效果逐渐变差，同时，增加正弦滤波器或输出电抗器也产生了新的问题：根据变频器的工作原理，变频器在初次安装或维修后再次安装时，首先需要先对其控制的电机的参数进行学习，为了保证变频器学习到的电机参数的准确性，最理想的状态是将变频器与电机直接相连且变频器与电机之间的电缆较短。然而，现有技术中，正弦滤波器(或输出电抗器)以及通有交流电的长距离电缆的存在均会影响变频器学习的准确性，而且正弦滤波器(或输出电抗器)和电缆的影响是叠加的。由于变频器不能正确地接收到电机的准确参数，导致变频器对电机的控制精度出现偏差，不但不利于保证变频器和电机的使用寿命，而且会影响变频器对井下采油泵的控制调参效果。另外，与其他采油方式一样，井下采油泵采油技术同样需要解决井下结蜡问题。单从处理结蜡的技术方案考虑，通过加热电缆处理井下结蜡是一个非常直接且简单有效的方法，但这一方法应用到现有技术中存在明显障碍：加热电缆只能采用两相电源供电，而目前变频器输出的是三相电，井下的电机也是三相电机，因此为加热电缆供电时必须舍弃一相，这势必造成三相不平衡问题，而为了对井下的电机进行保护，变频器不允许出现三相不平衡的问题(如果允许出现三相不平衡问题，一旦井下电机处出现三项不平衡，变频器便无法有效识别电机故障)。因此，加热电缆除蜡的方式在现有技术的基础上不具有可行性。
技术实现思路
本技术提供一种井下采油泵直流传控变频控制系统，以解决现有技术中提出的问题。本技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本技术提供一种井下采油泵直流传控变频控制系统，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、控制电路和井下采油泵机组，工频电源依次经过整流电路、滤波电路和逆变电路的调整后产生具有所需电压和频率的电源，为安装在井下的井下采油泵机组中的电机供电，控制电路分别对整流电路和逆变电路进行控制，逆变电路通过电缆与所述电机连接，所述的整流电路、滤波电路和控制电路设置在地面，所述的逆变电路与井下采油泵机组一同设置在井下，所述滤波电路通过直流电与井下的逆变电路连接，所述的逆变电路通过封装结构封装。所述的控制电路通过光纤与井下的逆变电路连接，以实现控制信号的传输。所述的封装结构连接在电机的下端。所述的封装结构包括上接头、筒体和下接头，上接头的上端设置有法兰，下接头的下端设置有符合国家标准规格的石油管外螺纹，所述的逆变电路设置在所述的筒体内，筒体的上下两端通过上下两个端盖封堵，两个端盖上各设置有一个电缆进线接头；所述筒体端部的内侧设置有台阶A，所述端盖的外侧设置有台阶B，由筒体内壁、端盖外壁、台阶A和台阶B共同围成的环形封闭空间内安装有铜环，台阶A和台阶B的根部均设置有环形槽，向端盖上施加朝向筒体的轴向力时，铜环的上下两端分别被挤压至台阶A和台阶B处的环形槽内，从而将端盖固定在筒体上，并将端盖与筒体之间的缝隙密封；所述上接头与筒体的连接结构包括外连接套和内连接套，内连接套的上端穿过外连接套中央的圆孔后通过螺纹连接在上接头的内侧，从而将上接头与外连接套连接，并使上接头与外连接套之间可相对旋转，所述外连接套的下端通过螺纹与所述筒体连接，外连接套的内侧设置有台阶C，台阶C与筒体上端的端盖之间夹有推力轴承；所述下接头和筒体之间的连接结构与上接头和筒体之间的连接结构完全相同；所述上接头和下接头的侧壁上均设置有供电缆通过的过电缆孔。所述推力轴承与所述台阶C之间设置有垫环。所述筒体的内部还设置有散热片，所述逆变电路通过散热片散热。所述的逆变电路由逆变模块构成。所述的封装结构内填充有硅脂。本技术的有益效果是：整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路是变频器的基础结构，本技术创造性地将变频器中的逆变电路从变频器中剥离出来，并将逆变电路与井下采油泵一同设置在井下，这样做的好处有两个：一方面，将地面与井下的交流供电方式变成了直流供电方式，消除电缆的容性，解决电缆击穿问题，从而大幅增加了井下采油泵的极限下入深度；另一方面，本技术通过取消正弦滤波器(或输出电抗器)的方式消除了正弦滤波器(或输出电抗器)对变频器学习准确度的影响，又通过交流供电变直流供电的方式大幅削减电缆对变频器学习准确度的影响，从而利于保证变频器和电机的使用寿命和变频器的节能效果。另外，由于本技术采用两相直流电为井下供电，连接加热电缆仅相当于为电机加了一个小的负载，不会存在三项不平衡问题，更不会影响变频器对电机故障的判断，从而使电热除蜡的技术方案得以顺利实施。附图说明图1是本技术的电路结构示意图；图2是所述封装结构的结构示意图；图3是图2中A处的局部放大图；图4是现有技术中变频器的电路结构框图。图中：1-上接头，2-筒体，3-下接头，4-外连接套，5-内连接套，6-端盖，7-电缆进线接头,8-电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下采油泵直流传控变频控制系统，包括整流电路（17）、滤波电路（18）、逆变电路（19）、控制电路和井下采油泵机组，工频电源依次经过整流电路（17）、滤波电路（18）和逆变电路（19）的调整后产生具有所需电压和频率的电源，为安装在井下的井下采油泵机组中的电机供电，控制电路分别对整流电路（17）和逆变电路（19）进行控制，逆变电路（19）通过电缆（8）与所述电机连接，其特征在于：所述的整流电路（17）、滤波电路（18）和控制电路设置在地面，所述的逆变电路（19）与井下采油泵机组一同设置在井下，所述滤波电路（18）通过直流电与井下的逆变电路（19）连接，所述的逆变电路（19）通过封装结构封装。/n

【技术特征摘要】
1.一种井下采油泵直流传控变频控制系统，包括整流电路（17）、滤波电路（18）、逆变电路（19）、控制电路和井下采油泵机组，工频电源依次经过整流电路（17）、滤波电路（18）和逆变电路（19）的调整后产生具有所需电压和频率的电源，为安装在井下的井下采油泵机组中的电机供电，控制电路分别对整流电路（17）和逆变电路（19）进行控制，逆变电路（19）通过电缆（8）与所述电机连接，其特征在于：所述的整流电路（17）、滤波电路（18）和控制电路设置在地面，所述的逆变电路（19）与井下采油泵机组一同设置在井下，所述滤波电路（18）通过直流电与井下的逆变电路（19）连接，所述的逆变电路（19）通过封装结构封装。


2.根据权利要求1所述的一种井下采油泵直流传控变频控制系统，其特征在于：所述的控制电路通过光纤与井下的逆变电路（19）连接，以实现控制信号的传输。


3.根据权利要求1所述的一种井下采油泵直流传控变频控制系统，其特征在于：所述的封装结构连接在电机的下端；
所述的封装结构包括上接头（1）、筒体（2）和下接头（3），上接头（1）的上端设置有法兰（9），下接头（3）的下端设置有符合国家标准规格的石油管外螺纹（10），所述的逆变电路（19）设置在所述的筒体（2）内，筒体（2）的上下两端通过上下两个端盖（6）封堵，两个端盖（6）上各设置有一个电缆进线接头（7）；
所述筒体（2）端部的内侧设置有台阶A（12），所述端盖（6）的外侧设置有台阶B（13），由筒体（2）内壁、端盖（6）外壁、台阶A（12）和台阶B（13）共同围成的环形封闭空间内安装有铜环（11），台阶A（12）和台阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：何贯忠，孔强，付尧，郁文，
申请(专利权)人：何贯忠，
类型：新型
国别省市：黑龙;23