控制井底机动泵的直流直线电机的方法技术

一种监控井底直线直流机动泵装置的控制系统，及用其产生往复抽吸运动以通过井下生产管道把井液提至地面的方法，该系统包括一个地面监控站，它与多个远的井底机动泵装置进行无线电通讯。每个机动泵装置有一个地面电机控制器；一个井底机动泵套筒部件，装在井底一个筒套装置内，使之处于稳定位置以进行抽吸。该部件可在管道中靠控制电缆升降，以利于修理或更换。机动泵装置还包括多个传感器，以监控井下状况和机动泵套筒部件的效率。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种将井底的油井液体提至地表面的泵系统。尤其，本专利技术涉及一种用于井底的直线直流机动泵装置的控制系统以及采用该装置以产生泵活塞的往复运动的方法。有许多不同型号和类型的用于井底的泵控制系统以及用它们控制靠电机带动的活塞泵的往复运动的方法。和本专利技术有关的常规泵控制系统和普通型号的机动泵装置是用来将油井液体从井底提至地面。常规的、已知的机动泵装置通常包括一个电驱动电机，电机用一个连接杆连接到一个井底泵和井表面的一个控制系统之间。这样的系统在许多应用中本应是成功的，但在用于勉强达到生产价值的商业生产井时证明他们不太令人满意。在这方面，由于井中产生的液体随时间而减少，以成本有效的方式调整井底机动泵装置的性能使之适应变化的井生产条件证明即使不是不可能的，也是困难的。另外，如果连接杆损坏或井底泵出故障，长连接杆和泵则必须从井中采用机械方法取出来修理，然后采用机械方法降入井中。关于这一点，在泵工作期间反复多次，活塞杆就会损坏生产管道并因此须要取出和更换。因此，非常须要有一个新的和改进的泵控制系统及其使用方法以将在井底的油井液体提至地面，从而基本上解决了和已有系统有关的问题。尤其，该系统不必取出和更换长活塞杆，并能消除生产管道-->损坏的危险。和本专利技术有关的伴随常规机动泵装置的另一个问题是当一个泵出故障时的井的停机时间。在这方面，将泵从井中取出修理，非常费时间、费钱。致力于已有技术所关心的一个尝试解决方案见美国专利4，350，478，它公开了一个井底直线机动泵装置，该装置是用一个井下电缆下降到井液体中。虽然这样的作法试图解决低生产井的问题，但这种方法被证明是不能令人完全满意的，因为这样的装置在井底不能完全适当地支撑以有效地抽油。关于这一点，为产生一个充分的抽吸作用，机动泵装置需要一个支轴或合适的连接件以连到周围结构上，在其上发挥其驱动力。然而，非常需要一个机动泵装置，它能在井的生产管道内容易地升起或放下，并产生充分的抽吸作用以将井底的井液以有效的抽吸速率提至井面。与井底机动泵装置有关的另一个问题是与在井底控制直线直流电动机有关的问题。尤其，直线直流电机的电枢必须上下往复运动，以便以有效的方式驱动泵活塞。因而，直线电机需要一系列分立的线圈，它们按顺序被驱动以产生所需的驱动力。为了合适地定序和控制定子的直线运动，电机控制信号必须和驱动电机所需的高电压脉冲一道被送至井底的。这样的高和低电压信号结合在一个长电缆中，由于信号干扰或者由于控制信号的损失（这是由于这样一个长电缆的特性阻抗所产生的），从地面上控制井底电机，如果不是不可能的话，也是困难的。因此，非常需要一个新的改进的泵电机控制系统和使用其的方法，-->以低廉的成本和可靠的方式控制和调整井底直线电机的性能和泵速率。还有，这样一个电机控制应该是可调整的，以补偿由于井中流体供应减少的泵速率。与停机时间有关的已有技术的另一个问题是需要送高水平工程技术人员到油井工地检验每个井底机动泵装置的运行情况和效率。关于这一点，已知的现有的监控器仅能监视某些变量，因而对某些故障的具体识别是完全不可能的。因此，需要昂贵的、广泛的检修服务以确定和更换出毛病的泵和电机，并且常常在一个真正出毛病的设备被确定要修理或更换以前需要反复的维修服务。这样的装置很昂贵。已有技术还有另一个问题是与修理或更换井底机动泵装置有关的成本问题。关于这一点，因为机动泵装置是一个整体式结构，以低成本和有效的方式仅修理或更换电机即使不是不可能的，也是困难的。因此，非常须要有一种机动泵装置，它具有整体式结构并且在出故障时有助于或者只修理或更换电机，或者只修理或更换泵。因此，非常需要一个用于井底泵和直线直流电机的新的和改进的控制系统，它能以低成本和简单有效的方式监控机动泵装置在井底的运行情况和效率。因而，本专利技术的主要目的是提供一种用于井底直线直流机动泵装置的新的改进的控制系统，和用该装置产生高效往复运动以抽吸井液的方法。本专利技术的另一个目的是提供这样一种新的和改进的控制系统，用于一个井底直线直流机动泵装置，该控制系统可使电机的效率很容易地针对变化的井底条件被调整。本专利技术还有另一个目的是提供一种新的改进的控制系统，用于一-->个井底直线直流机动泵装置，它可以低成本和简单有效的方式监测井底机动泵装置的运行和效率。本专利技术再有一个目的是提供一种新的改进的机动泵装置，它可产生一个充分的抽吸作用以将井底液体提至井表面，并容易从井底收回以修理或替换。简单地说，本专利技术上面的和进一步的目的是通过提供一种新的、改进的控制系统以监视和控制井底直线直流机动泵装置的运行，以及通过采用该系统的方法以产生一个充分的往复抽吸运动将井液体通过井的生产管道提至地面而实现的。该系统包括一个地面监控站，它与多个遥远的井底机动泵装置进行无线电通讯联系。每个机动泵装置有一个井表面电机控制器，一个井底机动泵套筒部件和一个井底筒套装置（它适合于容纳和保持套筒部件在一个稳定的位置以便进行抽吸）。为了便利于修理或更换机动泵套筒部件，机动泵套筒部件可以用一个控制电缆在生产管道中提升或下降。机动泵装置还包括多个传感器以监控井底的条件以及机动泵套筒部件的效率。联系附图，参考下面关于本专利技术实施例的描述，上面提到的和其它目的以及本专利技术的特征以及实现它们的方式将会变得很明显，其中：图1是包含有一个井底直线直流机动泵套筒部件的井的截面图;图2a是一个配置在图1的生产管道中的机动泵套筒部件的顶部的局部放大的剖面图，基本上沿线2-2剖开;图2b是一个图1的机动泵套筒部件的底部的局部放大剖面图，剖面基本上沿线2-2方向;图3是直线直流电机电枢连接杆的剖面图，活塞泵在图2b中示出，沿线3-3剖开;-->图4是图2a的套筒部件的直线直流电机油压补偿器的放大了的剖视图，剖面沿4-4方向;图5是配置在图1的机动泵套筒部件中的井底电机控制部件的功能方框图;图6是用于图2的井底直线直流机动泵系统的一个控制系统的功能方框图;和图7是图1的井表面电机控制器的功能方框图，表示了它的相关电路。现参见附图，尤其是附图1，其中表示了一个泵控制系统9，用于一个井底直线直流机动泵装置10，它是根据本专利技术而制造的。泵控制系统9一般包括一个井表面监控站11，它通过无线电通讯与多个井底直线直流机动泵装置（如机动泵装置10）联系。每个井底直线直流机动泵装置（如装置10）包括一个井底机动泵套筒部件13，以从一个常规油井15中泵出井液体17，和一个电机控制器12，它具有一个井表面电机脉冲控制装置500和一个井底电机控制电子部件600，以控制井底机动泵套筒部件13的运行。为了能使井液体17传输到地面18，油井15包括一个套管15A和配置于其中的一系列相互连接的生产管或管道16。如图1、2a、和2b清晰可见，生产管道16在井底终止于井底筒套装置14中，装置14具有一个密封底座20，底座20适合于在套14的中空的内部容纳和支撑机动泵套筒部件13于一稳定的井下位置以便将液体泵出。关于这一点，密封底座包括一个中心配置的孔或洞20A，它能使井液体进入机动泵套筒部件13中以将井液体泵到地面18。配置在生产管道16的中空内部并连接于机动泵套筒部件13的控制电缆19允许机动泵套筒部件13在管道16中提升或下降，以便利于机动泵-->套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制井底直线直流电机的方法，其特征在于包括以下步骤：用高压直流电源按顺序给一系列电容充电：当已充分充电时，按顺序使所述电容放电，以产生多个高压直流脉冲；用包含有脉冲线圈开启信息的广播频率调制的载波信号向井底传送所说的高电压直 流脉冲；根据所说的载波信号门控所说的高压直流脉冲至一系列脉冲线圈中的被选择的一些脉冲线圈上；响应于接收所说高压脉冲的被选择的脉冲线圈，以直线方式移动电枢装置；并且，改变所说高压直流脉冲的极性，以使所说的电枢装置以相反的直线方式移 动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种控制井底直线直流电机的方法，其特征在于包括以下步骤：用高压直流电源按顺序给一系列电容充电：当已充分充电时，按顺序使所述电容放电，以产生多个高压直流脉冲；用包含有脉冲线圈开启信息的广播频率调制的载波信号向井底传送所说的高电压直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳尔逊B埃斯奎，万斯E博尔丁，霍华德C霍恩斯比，
申请(专利权)人：尤尼弗罗油有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]