一种电动潜油泵驱动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动潜油泵驱动系统，包括：整流单元、直流电缆、逆变单元、潜油泵、交流电机；所述整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，由直流电压控制井下逆变单元的输出频率和功率，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得所述潜油泵提升油液到井口。本发明专利技术通过将逆变单元置于井下电机侧，将传统电动潜油泵的工频或变频交流供电改为直流供电，有效降低了供电电流从而降低了电能损失，逆变单元与交流电机的电气距离极短，控制能力明显增强，并且避免了PWM调制载波脉冲长距离传输和折反射引起的过电压，改善了交流电机的运行状况。改善了交流电机的运行状况。改善了交流电机的运行状况。

【技术实现步骤摘要】
一种电动潜油泵驱动系统


[0001]本专利技术涉及石油工程
，具体涉及一种电动潜油泵驱动系统。

技术介绍

[0002]电动潜油泵是石油工程中常用的人工提升方式，是一种无杆式抽油机，具有出液量大的优点。应用范围仅次于游梁式或皮带式抽油机，尤其是在海上油田和陆上深井应用较多，最大井挂深度已达5000米。
[0003]电动潜油泵需要置于井筒中，被井下油液浸没；因此，电机需要做成细长形并由电机油密封绝缘。动力通常采用交流异步电机，由井上交流电源驱动；泵体一般采用一级或多级离心式泵，以满足扬程需要。
[0004]离心式泵的最佳节能措施是变频调速，或要随着井下液位变化进行功率调整时，变频调速得到了应用。电动潜油泵的变频单元一般安装于井上，通过交流电缆输送至井下电机。交流电缆长度由潜油泵的井挂深度决定，当电缆长度增加时，电容电流增大，电压降增加致使变频器输出电压升高、控制能力变弱；同时，变频器高频PWM载波脉冲通过电缆传输到电机接线端，调制载波的折反射致使脉冲电压升高，容易导致电机绝缘损伤。
[0005]以上问题，致使电动潜油泵的变频调速应用受到严重限制，并降低了电动潜油泵井的可靠性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种电动潜油泵驱动系统，本专利技术能够解决井上变频器电压降和高频脉冲过电压的技术问题，提高系统的可靠性和效率。
[0007]具体地，本专利技术提供了一种电动潜油泵驱动系统，包括：整流单元、直流电缆、逆变单元、潜油泵和交流电机；/>[0008]其中，所述整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，由直流电压控制井下逆变单元的输出频率和功率，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得所述潜油泵提升油液到井口。
[0009]进一步地，所述电动潜油泵驱动系统，还包括：降压变压器；所述降压变压器用于将电网高压转换为所述整流单元的输入电压。
[0010]进一步地，所述潜油泵、所述交流电机和所述逆变单元连为一体，所述交流电机通过联轴器驱动所述潜油泵；
[0011]所述逆变单元处于所述交流电机的下方或所述潜油泵的上方，所述逆变单元置于密封外壳内，所述逆变单元的一端与直流电缆相连，另一端输出变频变压交流电源驱动所述交流电机。
[0012]进一步地，所述交流电机包括异步电动机、永磁电动机或磁阻电动机。
[0013]进一步地，所述逆变单元的驱动电路由直流电源提供。
[0014]进一步地，根据井下电动机运行、井下液位和/或井上出液数据，控制所述逆变单
元和所述交流电机运行。
[0015]进一步地，井上和井下之间的通讯方法包括下述任意一种或多种：直流电压模拟控制；直流电缆载波通讯数字控制；直流电力电缆复合光纤通讯数字控制。
[0016]进一步地，所述直流电压模拟控制包括：井上通过增加控制单元根据井上参数控制输出直流电源电压，井下控制单元监测直流电源的电压调节逆变单元的频率和电压，通过井上参数的反馈实现调节，直流电压的调控范围宜为65～110％额定电压。
[0017]进一步地，所述直流电缆载波通讯数字控制包括：直流电缆两侧增加阻波耦合元件和通讯单元，实现井下井上通讯，以控制所述逆变单元输出频率电压或传输井下参数到井上。
[0018]进一步地，所述直流电力电缆复合光纤通讯数字控制包括：直流电缆采用复合光纤电缆和光纤通讯模块，实现井上井下通讯及控制。
[0019]由上述技术方案可知，本专利技术提供的电动潜油泵驱动系统，通过将逆变单元置于井下电机侧，将传统电动潜油泵的工频或变频交流供电改为直流供电，有效降低了供电电流从而降低了电能损失，逆变单元与交流电机的电气距离极短，控制能力明显增强，并且避免了PWM调制脉冲长距离传输和折反射引起的过电压，改善了交流电机的运行状况。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术一实施例提供的电动潜油泵驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0023]图1示出了本专利技术一实施例提供的电动潜油泵驱动系统的结构示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的电动潜油泵驱动系统，包括：整流单元10、直流电缆20、逆变单元30、潜油泵40和交流电机50；所述整流单元10位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，由直流电压控制井下逆变单元30的输出频率和功率，以输出变压变频交流供所述交流电机50驱动所述潜油泵40工作，使得所述潜油泵40提升油液到井口；
[0024]在本实施例中，所述逆变单元30和所述交流电机50位于井筒中。
[0025]在本实施例中，可以利用降压变压器将电网高压转换为整流单元10的输入电压，整流单元10输出直流电源，通过直流电缆20送至井下挂泵处。
[0026]在本实施例中，潜油泵40、交流电机50、逆变单元30连为一体，交流电机50通过联轴器驱动潜油泵40。逆变单元30处于交流电机50下方或潜油泵40上方，置于密封外壳内，并与直流电缆20相连，输出变频变压交流电源驱动交流电机50。
[0027]在本实施例中，可以理解的是，逆变单元30与交流电机50的距离小于第一阈值。
[0028]在本实施例中，可以理解的是，所述密封外壳的抗压能力超过所述潜油泵的泵挂
深度的压力且与所述潜油泵的泵挂深度的压力的差值大于预设值。
[0029]在本实施例中，可以理解的是，逆变单元30的使用温度应高于井下温度10K以上，以满足散热条件，通常情况下，井深与温度的关系为2000米65℃、3000米85℃、4000米100℃。优选地，高温功率器件选择碳化硅器件。
[0030]需要说明的是，本专利技术实施例提供的电动潜油泵驱动系统，通过将逆变单元置于井下电机侧，将传统电动潜油泵的工频或变频交流供电改为直流供电，有效降低了供电电流从而降低了电能损失，逆变单元与交流电机的电气距离极短，控制能力明显增强，并且避免了PWM调制脉冲长距离传输和折反射引起的过电压，改善了交流电机的运行状况。
[0031]基于上述实施例的内容，在本实施例中，参见图1，所述电动潜油泵驱动系统，还包括：降压变压器70；所述降压变压器70用于将电网高压转换为所述整流单元10的输入电压。
[0032]基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述潜油泵、所述交流电机和所述逆变单元连为一体，所述交流电机通过联轴器驱动所述潜油泵；
[0033]所述逆变单元处于所述交流电机的下方或所述潜油泵的上方，所述逆变单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动潜油泵驱动系统，其特征在于，包括：整流单元、直流电缆、逆变单元、潜油泵和交流电机；所述整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，由直流电压控制井下逆变单元的输出频率和功率，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得所述潜油泵提升油液到井口。2.根据权利要求1所述的电动潜油泵驱动系统，其特征在于，还包括：降压变压器；所述降压变压器用于将电网高压转换为所述整流单元的输入电压。3.根据权利要求1所述的电动潜油泵驱动系统，其特征在于，所述潜油泵、所述交流电机和所述逆变单元连为一体，所述交流电机通过联轴器驱动所述潜油泵；所述逆变单元处于所述交流电机的下方或所述潜油泵的上方，所述逆变单元置于密封外壳内，所述逆变单元的一端与直流电缆相连，另一端输出变频变压交流电源驱动所述交流电机。4.根据权利要求1所述的电动潜油泵驱动系统，其特征在于，所述交流电机包括异步电动机、永磁电动机或磁阻电动机。5.根据权利要求1所述的电动潜油泵驱动系统，其特征在于，所述逆变单元的驱动电路由直流电源提供。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：时振堂，杨彦冬，王鹏凯，张洪阳，刘维功，孙进，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：