【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气田开发中采油工程，具体为一种隔膜式电动潜油往复泵采油方法及系统。
技术介绍
1、在油田开发中，常规机械采油设备主要包括以游梁式抽油机、螺杆泵为代表，以及有杆举升设备和以大排量离心式潜油电泵为代表的无杆举升设备构成，随着油田开采进入中后期，“三低”油藏的投入开发，由于其复杂的井身结构、井况条件与难采储量等非常规因素逐步增多，常规有杆举升设备暴露出杆管偏磨严重、无效能耗高、管理维护工作量大、安全环保适应性低等问题，导致常规无杆举升设备因单井产量逐步降低，技术优势受限，为此提出以电动潜油柱塞泵、电动潜油螺杆泵为代表的新型无杆举升工艺，受到石油行业的普遍关注，但是在定向井、水平井、大斜度井、丛式井、弯曲井段、更低产区块等地质结构复杂多变的油田开采中，暴露出检泵周期短、一次性投资成本高、井下机组过长导致受压失稳、机组体积和质量较大、不易于安装作业、节能优势降低、开环控制不精准及数字化程度低等问题，其中潜油电机与井下柱塞泵或螺杆泵配套连接，整体机组轴向长度近二十米，机组下泵深度严重受限。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种隔膜式电动潜油往复泵采油方法及系统，解决了常规无杆举升工艺暴露出的检泵周期短、一次性投资成本高、井下机组过长导致受压失稳、机组体积和质量较大、不易于安装作业、节能优势降低、开环控制不精准及数字化程度以及机组下泵深度严重受限的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，包
3、优选的，所述隔膜式电动潜油往复泵一体化机组包括工况监测装置、动力驱动系统、机械驱动系统、液力驱动系统、补偿隔膜、外保护壳和工作液；
4、所述机械驱动系统由锥形齿轮减速器、凸轮式偏心驱动、往复抽油泵、补液阀组、机械结构件组成，所述机械结构件将锥形齿轮减速器、凸轮式偏心驱动、往复抽油泵、补液阀组、驱动隔膜内置其中，下端连接潜油电机上轴承座，上端与液力驱动系统连接，外表面有电缆槽和安装孔，用以使隔膜式电动潜油往复泵进行轴向旋转运动转换为柱塞短行程往复运动，所述补液阀组由补液阀、圆筒式补液阀组机体、固定销钉组成，补液阀组在往复柱塞泵正上方，补液阀组上方为驱动隔膜座，所述补液阀、圆筒式补液阀组机体和固定销钉相连，用以对往复抽油泵进行补液启停；
5、所述动力驱动系统为潜油电机，包括定子、动子、上轴承、上轴承座、下轴承、下轴承座、电缆引出线，所述定子、动子、上轴承、上轴承座、下轴承和下轴承座用以产生旋转磁场，切割动子绕组产生感应电流和电磁转矩，实现电能转换为旋转磁能，所述动子、上轴承与机械驱动系统的锥形齿轮减速器连接，用以提供柱塞短行程往复运动动力来源，所述电缆引出线用以为潜油电机供电需求；
6、所述液力驱动系统包括液力补偿膈膜室、液力驱动膈膜室和井液给排系统，所述液力补偿膈膜室的底部设置有补偿隔膜，所述补偿隔膜与潜油电机下轴承座连接，室顶部至井液给排系统，所述液力补偿膈膜室内腔中充满补偿液，用以使潜油电机动子、上轴承、上轴承座、下轴承、下轴承座和机械驱动系统置于补偿液环境中工作，形成井液隔离和润滑，同时对液力驱动膈膜室提供推进液补充。
7、优选的，所述工况监测装置包括井下高精度多参数传感器、单相电抗器、供电单元、通讯模块、信号调理电路板、电缆穿越器、引流密封器、不锈钢毛细管、机械保护结构和密封件，所述井下高精度多参数传感器用于对井下的环境参数进行预警性检测，所述单相电抗器用于改善井下长输电线路上的电压分布均衡，所述信号调理电路板与电缆穿越器相连，用于将控制模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号的电路，并通过电缆穿越器传输电信号及高电压，用以控制井下设备运行状态，所述供电单元用于井下电子设备供电，所述通讯模块用于施工紧急情况和定期作业汇报，所述不锈钢毛细管用于为井下电子设备提供优良的电磁屏蔽性能，所述机械保护结构、密封件与外保护壳相连，用以密封和保护工况监测部件井下作业。
8、优选的，所述井液给排系统包括排液阀组、进液阀组、排液细管、进液细管、防砂筛网、机械结构件和出液油管短接，所述排液阀组和进液阀组合成进排液阀组，用以控制排液细管和进液细管注入和排出的清洁工作液，所述排液细管结合机组结构最长化设计，有效防止排液阀组砂卡，所述进液细管置于防砂筛网内，采用双管结构、双管进液，长度小于排液细管，用以过滤进液细管流经的清洁工作液，去除较细小的悬浮物，所述机械结构件和出液油管短接连接，用以确保油管与组件接头的密封表面之间的良好接触。
9、优选的，所述液力驱动膈膜室在液力补偿膈膜室内部，上方是井液给排系统的排液阀组和排液细管，上外壳为补液阀组泵筒，底部为柱塞，顶部为驱动隔膜，内腔充满推进液，驱动隔膜将橡胶隔膜、隔膜扶正杆、空心柱塞一体化设计，架设在驱动隔膜基座上，隔膜扶正杆在空心柱塞内，空心柱塞在补液阀组中心，空心柱塞下方是复位弹簧，空心柱塞随驱动隔膜往复运动，用以控制补液阀组启闭和扶正驱动隔膜，所述液力驱动膈膜室内部推进液不足时，液力补偿膈膜室通过补液阀组进行液体补偿，液力驱动膈膜室容积因往复抽油泵柱塞不断变化，柱塞往复运动致使推进液和驱动隔膜有往复位移，使井液给排系统工作，用以实现井液举升。
10、优选的，所述地面专用变频柔性智能控制系统控制柜由柔性闭环变频控制系统、谐波抑制单元、井下工况监测及处理系统、变压单元和无线物联网远程设备管理系统组成，所述柔性闭环变频控制系统和谐波抑制单元，用以抑制变频器后端和电网谐波，实现对控制系统、潜油电缆、井下一体化机组的保护，所述变压单元根据不同电缆及谐波抑制单元压降，实现多档位输出，确保井下一体化机组的正常供电和可靠运行，所述井下工况监测及处理系统和无线物联网远程设备管理系统用于实时井况监测并反馈。
11、优选的，所述工作液是液力补偿膈膜室内部的补偿液和液力驱动膈膜室内部的推进液组成，是有不同功能的一种液体，液体主要由润滑油、绝缘油组成。
12、优选的，所述外保护壳由下至上依次将工况监测装置外壳、补偿隔膜外壳、潜油电机定子外壳、机械驱动系统外壳、井液给排系统外壳进行一体化成型，当工作液注入孔内，用以对内部结构起到隔离、保护、密封和流通。
13、优选的，所述新型潜油电缆采用稀土铝合金线芯代替铜线芯，并优化绝缘及护套材质和电缆接头连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，包括钻头（1）、隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）、泄油阀（3）、新型潜油电缆（4）、电缆保护器（5）、油管（6）、专用采油树（7）、接线盒（8）、地面专用变频柔性智能控制系统控制柜（9）和变压器（10），其特征在于：所述隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）的底端固定连接有钻头（1），所述隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）的出口端与油管（6）的下端固定连接，所述油管（6）的上端固定连接有专用采油树（7），所述油管（6）通过电缆保护器（5）连接新型潜油电缆（4），所述油管（6）的下部外侧连接有泄油阀（3），所述专用采油树（7）的输出端口连接接线盒（8）的输入端口，所述接线盒（8）的输出端口连接地面专用变频柔性智能控制系统控制柜（9），所述地面专用变频柔性智能控制系统控制柜（9）的输出端口连接变压器（10）。
2.根据权利要求1所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）包括工况监测装置（11）、动力驱动系统（13）、机械驱动系统（14）、液力驱动系统（15）、补偿隔膜（12）、外保
3.根据权利要求2所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述工况监测装置（11）包括井下高精度多参数传感器、单相电抗器、供电单元、通讯模块、信号调理电路板、电缆穿越器、引流密封器、不锈钢毛细管、机械保护结构和密封件，所述井下高精度多参数传感器用于对井下的环境参数进行预警性检测，所述单相电抗器用于改善井下长输电线路上的电压分布均衡，所述信号调理电路板与电缆穿越器相连，用于将控制模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号的电路，并通过电缆穿越器传输电信号及高电压，用以控制井下设备运行状态，所述供电单元用于井下电子设备供电，所述通讯模块用于施工紧急情况和定期作业汇报，所述不锈钢毛细管用于为井下电子设备提供优良的电磁屏蔽性能，所述机械保护结构、密封件与外保护壳相连，用以密封和保护工况监测部件井下作业。
4.根据权利要求2所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述井液给排系统（153）包括排液阀组、进液阀组、排液细管（1533）、进液细管（1532）、防砂筛网、机械结构件和出液油管短接，所述排液阀组和进液阀组合成进排液阀组（1531），用以控制排液细管（1533）和进液细管（1532）注入和排出的清洁工作液，所述排液细管（1533）结合机组结构最长化设计，有效防止排液阀组砂卡，所述进液细管（1532）置于防砂筛网内，采用双管结构、双管进液，长度小于排液细管（1533），用以过滤进液细管（1532）流经的清洁工作液，去除较细小的悬浮物，所述机械结构件和出液油管短接连接，用以确保油管（6）与组件接头的密封表面之间的良好接触。
5.根据权利要求2所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述液力驱动膈膜室（152）在液力补偿膈膜室（151）内部，上方是井液给排系统（153）的排液阀组和排液细管（1533），上外壳为补液阀组(142)，下外壳为往复抽油泵（141）泵筒，底部为柱塞，顶部为驱动隔膜，内腔充满推进液，驱动隔膜将橡胶隔膜、隔膜扶正杆、空心柱塞一体化设计，架设在驱动隔膜基座上，隔膜扶正杆在空心柱塞内，空心柱塞在补液阀组（142）中心，空心柱塞下方是复位弹簧，空心柱塞随驱动隔膜往复运动，用以控制补液阀组（142）启闭和扶正驱动隔膜，所述液力驱动膈膜室（152）内部推进液不足时，液力补偿膈膜室（151）通过补液阀组（142）进行液体补偿，液力驱动膈膜室（152）容积因往复抽油泵（141）柱塞不断变化，柱塞往复运动致使推进液和驱动隔膜有往复位移，使井液给排系统（153）工作，用以实现井液举升。
6.根据权利要求1所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述地面专用变频柔性智能控制系统控制柜（9）由柔性闭环变频控制系统、谐波抑制单元、井下工况监测及处理系统、变压单元和无线物联网远程设备管理系统组成，所述柔性闭环变频控制系统和谐波抑制单元，用以抑制变频器后端和电网谐波，实现对控制系统、潜油电缆、井下一体化机组的保护，所述变压单元根据不同电缆及谐波抑制单元压降，实现多档位输出，确保井下一体化机组的正常供电和可靠运行，所述井下工况监测及处理系统和无线物联网远程设备管理系统用于实时井况监测并反馈。
7.根据权利要求2所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述工作液是液力补偿膈膜室（151）内部的补偿液和液力驱动膈膜室（152）内部的推进液组成，是有不同功能的一种液体，液体主要由润滑油、绝缘油组成。...
【技术特征摘要】
1.一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，包括钻头（1）、隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）、泄油阀（3）、新型潜油电缆（4）、电缆保护器（5）、油管（6）、专用采油树（7）、接线盒（8）、地面专用变频柔性智能控制系统控制柜（9）和变压器（10），其特征在于：所述隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）的底端固定连接有钻头（1），所述隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）的出口端与油管（6）的下端固定连接，所述油管（6）的上端固定连接有专用采油树（7），所述油管（6）通过电缆保护器（5）连接新型潜油电缆（4），所述油管（6）的下部外侧连接有泄油阀（3），所述专用采油树（7）的输出端口连接接线盒（8）的输入端口，所述接线盒（8）的输出端口连接地面专用变频柔性智能控制系统控制柜（9），所述地面专用变频柔性智能控制系统控制柜（9）的输出端口连接变压器（10）。
2.根据权利要求1所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述隔膜式电动潜油往复泵一体化机组（2）包括工况监测装置（11）、动力驱动系统（13）、机械驱动系统（14）、液力驱动系统（15）、补偿隔膜（12）、外保护壳和工作液；
3.根据权利要求2所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述工况监测装置（11）包括井下高精度多参数传感器、单相电抗器、供电单元、通讯模块、信号调理电路板、电缆穿越器、引流密封器、不锈钢毛细管、机械保护结构和密封件，所述井下高精度多参数传感器用于对井下的环境参数进行预警性检测，所述单相电抗器用于改善井下长输电线路上的电压分布均衡，所述信号调理电路板与电缆穿越器相连，用于将控制模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号的电路，并通过电缆穿越器传输电信号及高电压，用以控制井下设备运行状态，所述供电单元用于井下电子设备供电，所述通讯模块用于施工紧急情况和定期作业汇报，所述不锈钢毛细管用于为井下电子设备提供优良的电磁屏蔽性能，所述机械保护结构、密封件与外保护壳相连，用以密封和保护工况监测部件井下作业。
4.根据权利要求2所述的一种隔膜式电动潜油往复泵采油系统，其特征在于：所述井液给排系统（153）包括排液阀组、进液阀组、排液细管（1533）、进液细管（1532）、防砂筛网、机械结构件和出液油管短接，所述排液阀组和进液阀组合成进排液阀组（1531），用以控制排液细管（1533）和进液细管（1532）注入和排出的清洁工作液，所述排液细管（1533）结合机组结构最长化设计，有效防止排液阀组砂卡，所述进液细管（1532）置于防砂筛网内，采用双管结构、双管进液，长度小于排液细管（1533），用以过滤进液细管（1532）流经的清洁工作液，去除较...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝绍功，蔡萌，李强，孙延安，孙春龙，何勇钢，钱坤，王新民，刘永新，吴宁，代梅，
申请(专利权)人：大庆油田有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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