串联潜油直线电机无杆采油系统
阅读说明：本技术 串联潜油直线电机无杆采油系统 (Rodless oil production system of serial submersible linear motor ) 是由 黄晓东 谢斌 姚金杭 薛瑾 张辉 雷德荣 陈瑞祥 杨新克 郭长永 何利 张丽萍 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种串联潜油直线电机无杆采油系统。串联潜油直线电机无杆采油系统,包括：电机,电机为多个,多个电机沿竖直方向串联设置,且电机包括定子部分和动子部分；推杆,推杆设置在多个电机的顶端,且推杆与多个电机中的位于顶端的电机的动子部分连接；泵筒总成,泵筒总成套设在推杆的外部,且泵筒总成与多个电机中的位于顶端的电机的定子部分连接；柱塞总成,柱塞总成设置在泵筒总成内部,且柱塞总成与推杆远离电机的一端连接；油管,油管与泵筒总成远离电机的一端连接；动力电缆,动力电缆与多个电机电连接。本发明解决了现有技术中潜油直线电机推力不能满足下入深度要求的问题。(The invention provides a rodless oil production system of a serial submersible linear motor. The oily linear electric motor rodless oil recovery system of latent oil of establishing ties includes: the motor comprises a plurality of motors, the motors are arranged in series along the vertical direction, and each motor comprises a stator part and a rotor part; the push rod is arranged at the top ends of the motors and is connected with the rotor part of the motor positioned at the top end in the motors; the pump cylinder assembly is sleeved outside the push rod and is connected with a stator part of the motor positioned at the top end in the plurality of motors; the plunger assembly is arranged in the pump barrel assembly and is connected with one end of the push rod, which is far away from the motor; the oil pipe is connected with one end of the pump cylinder assembly, which is far away from the motor; and the power cable is electrically connected with the plurality of motors. The invention solves the problem that the thrust of the submersible linear motor in the prior art can not meet the requirement of the penetration depth.)
技术领域
本发明涉及石油开采设备领域，具体而言，涉及一种串联潜油直线电机无杆采油系统。
背景技术
近年来，电潜柱塞泵举升技术在油田应用规模逐渐增加，其工作原理是由直线电机动子的往复直线运动带动抽油泵柱塞运动，实现原油举升。与传统的游梁式有杆泵相比，具有以下优点：一是减少了中间抽油杆的能量传递环节，大大降低了能耗，也彻底避免了管杆偏磨及抽油杆断脱问题；二是通过地面智能控制柜调节生产参数，易于实现采油系统的优化运行；三是井口不存在抽油机井的盘根盒，彻底避免了井口和杆柱密封处漏油的问题，满足了石油开采行业严格的环保要求。目前，已进入现场应用的直线电机有多种规格，一定程度上满足了油田现场的技术需求。
电潜柱塞泵是将动力装置和抽油泵结为一体，能实现在线随意调整参数，省去井上抽油机和抽油杆，减少安装作业时间和成本，降低能耗的装置。
从结构上看，潜油直线电机由内向外依次由动子、定子和机壳三部分组成。直线电机的定子上有若干加工的凹槽型圆环，凹槽内装配有圆环状线圈，直线电机的动子通常采用一根钢管，钢管表面覆盖一层1～2mm厚的铜皮或铝皮复合。直线电机通入三相交流电后，定子上的线圈产生气隙磁场，磁场呈正弦分布，当三相电流随时间变化时，气隙磁场将沿三相交流电的相序沿直线运动，这个磁场是平移的被称之为行波磁场。动子在行波磁场切割下，将产生感应电动势和电流，动子电流所形成的磁场与气隙磁场相互作用，便会产生电磁推力，此时，直线电机定子是固定不动的，直线电机动子将顺着行波磁场运动的方向作直线运动。由于直线电机在井下工作，电机始终处于高温高压的油气水中，对直线电机承压和密封有严格要求，此外深井小井眼举升对电机举升力和外径有较高要求，需要直线电机有较大的推力和较小外径
为降低钻完井成本，国内埋藏较深的低渗透区块开发主要采用5in(内径)和51/2in(内径)的小尺寸套管完井。针对51/2in套管的深井举升问题，新疆油田率先在国内研究试验了WFQYDB-114-1140-(30-50)型直线电机配套抽油泵深抽技术，满足了下泵深度≤3500m、排量≤10m3/d的生产要求。但对于4000m、4500m更深下泵深度要求的油藏，目前的直线电机推力不能满足下入深入要求。
目前，可满足深井举升要求的主要是外径推力35kN和外径推力60kN的直线电机。新疆油田已在51/2in套管中进行了外径推力35kN直线电机深抽试验，满足了泵挂3500m以内油井的举升技术需求。但是，在小尺寸套管中进一步加深泵挂满足3500m-5000m举升深度的直线电机主要存在举升力不够和钢体外径过大不能下入51/2in以下套管的问题，阻碍这项技术在小套管深抽井中的应用。因此，需要设计新的能够适应51/2in小套管生产要求的小直径大推力直线电机，以扩大该技术的应用范围。
因此，现有技术中存在潜油直线电机推力不能满足下入深度要求的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种串联潜油直线电机无杆采油系统，以解决现有技术中潜油直线电机推力不能满足下入深度要求的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种串联潜油直线电机无杆采油系统，包括：电机，电机为多个，多个电机沿竖直方向串联设置，且电机包括定子部分和动子部分；推杆，推杆设置在多个电机的顶端，且推杆与多个电机中的位于顶端的电机的动子部分连接；泵筒总成，泵筒总成套设在推杆的外部，且泵筒总成与多个电机中的位于顶端的电机的定子部分连接；柱塞总成，柱塞总成设置在泵筒总成内部，且柱塞总成与推杆远离电机的一端连接；油管，油管与泵筒总成远离电机的一端连接；动力电缆，动力电缆与多个电机电连接。
进一步地，动力电缆由电机朝向油管延伸，且动力电缆分别与泵筒总成的外侧壁和油管的外侧壁固定连接。
进一步地，串联潜油直线电机无杆采油系统还包括第一固定件和第二固定件，动力电缆的至少一部分通过第一固定件固定在油管远离电机一端的外侧壁，动力电缆的至少另一部分通过第二固定件固定在油管靠近电机一端的外侧壁。
进一步地，泵筒总成与多个电机的定子部分同轴设置。
进一步地，柱塞总成与多个电机的动子部分同轴设置。
进一步地，串联潜油直线电机无杆采油系统还包筛管，筛管设置在泵筒总成电机之间，且泵筒总成通过筛管与定子部分连接。
进一步地，串联潜油直线电机无杆采油系统还包括套管，电机、泵筒总成、柱塞总成、油管以及动力电缆均设置在套管内部。
进一步地，套管靠近电机的一端的外侧壁具有孔眼。
进一步地，套管与油管同轴设置。
进一步地，串联潜油直线电机无杆采油系统还包括多个连接线，多个电机之间通过连接线电连接。
应用本发明的技术方案，本申请中的串联潜油直线电机无杆采油系统包括电机、推杆、泵筒总成、柱塞总成、油管以及动力电缆。电机为多个，多个电机沿竖直方向串联设置，且电机包括定子部分和动子部分；推杆设置在多个电机的顶端，且推杆与多个电机中的位于顶端的电机的动子部分连接；泵筒总成套设在推杆的外部，且泵筒总成与多个电机中的位于顶端的电机的定子部分连接；柱塞总成设置在泵筒总成内部，且柱塞总成与推杆远离电机的一端连接；油管与泵筒总成远离电机的一端连接；动力电缆与多个电机电连接。
使用上述结构的串联潜油直线电机无杆采油系统时，由于电机为多个，且多个电机沿竖直方向串联设置，所以能够在不增加电机直径的情况下，增加了电机的长度，从而提高了电机的推力。因此，本申请中的串联潜油直线电机无杆采油系统能够有效地满足更深的下泵深度的油田生产。从而有效地解决了现有技术中潜油直线电机推力不能满足下入深度要求的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一个具体实施例的串联潜油直线电机无杆采油系统的结构示意图；以及
图2示出了本申请中串联潜油直线电机无杆采油系统的相邻的两个电机之间的连接示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、电机；11、定子部分；12、动子部分；20、推杆；30、泵筒总成；40、柱塞总成；50、油管；60、动力电缆；70、筛管；80、套管；81、孔眼；90、连接线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中潜油直线电机推力不能满足下入深度要求的问题，本申请提供了一种串联潜油直线电机无杆采油系统。
如图1和图2所示，本申请中的串联潜油直线电机无杆采油系统包括电机10、推杆20、泵筒总成30、柱塞总成40、油管50以及动力电缆60。电机10为多个，多个电机10沿竖直方向串联设置，且电机10包括定子部分11和动子部分12；推杆20设置在多个电机10的顶端，且推杆20与多个电机10中的位于顶端的电机10的动子部分12连接；泵筒总成30套设在推杆20的外部，且泵筒总成30与多个电机10中的位于顶端的电机10的定子部分11连接；柱塞总成40设置在泵筒总成30内部，且柱塞总成40与推杆20远离电机10的一端连接；油管50与泵筒总成30远离电机10的一端连接；动力电缆60与多个电机10电连接。
使用上述结构的串联潜油直线电机无杆采油系统时，由于电机10为多个，且多个电机10沿竖直方向串联设置，所以能够在不增加电机10直径的情况下，增加了电机10的长度，从而提高了电机10的推力。因此，本申请中的串联潜油直线电机无杆采油系统能够有效地满足更深的下泵深度的油田生产。从而有效地解决了现有技术中潜油直线电机推力不能满足下入深度要求的问题。
并且，还需要指出的是，通过将多个电机10串联设置还能够方便修井作业。
具体地，动力电缆60由电机10朝向油管50延伸，且动力电缆60分别与泵筒总成30的外侧壁和油管50的外侧壁固定连接。通过这样设置，能够有效地对动力电缆60进行固定，从而可以有效地保证动力电缆60与电机10之间连接的稳定性，进而能够有效地保证串联潜油直线电机无杆采油系统的正常运行。
在本申请中，当动力电缆60通电后，电机10的动子部分12在定子部分11的内部上下运动，并推动柱塞总成40在泵筒总成30内上下运动，向下运动柱塞总成40上的游动凡尔打开、泵筒总成30上的固定凡尔关闭，油流进入到柱塞总成40和泵筒总成30形成的抽油泵腔中，向上运动柱塞总成40上的游动凡尔关闭、泵筒总成30上的固定凡尔打开，柱塞总成40和泵筒总成30形成的抽油泵腔中的油流，通过泵筒总成30上的固定凡尔进入油管50完成一个行程，通过不断循环往复运动，将井底油流通过油管50举升到地面。
在本申请的一个未图示的实施例中，串联潜油直线电机无杆采油系统还包括第一固定件和第二固定件，动力电缆60的至少一部分通过第一固定件固定在油管50远离电机10一端的外侧壁，动力电缆60的至少另一部分通过第二固定件固定在油管50靠近电机10一端的外侧壁。通过这样设置，可以进一步有效地对动力电缆60进行固定。
具体地，泵筒总成30与多个电机10的定子部分11同轴设置。
具体地，柱塞总成40与多个电机10的动子部分12同轴设置。
通过这样设置，可以有效地保证整个串联潜油直线电机无杆采油系统在运行过程中不会出现偏斜和减少磨损。
可选地，串联潜油直线电机无杆采油系统还包筛管70，筛管70设置在泵筒总成30电机10之间，且泵筒总成30通过筛管70与电机10的定子部分11连接。
具体地，串联潜油直线电机无杆采油系统还包括套管80，电机10、泵筒总成30、柱塞总成40、油管50以及动力电缆60均设置在套管80内部。套管80靠近电机10的一端的外侧壁具有孔眼81。
在本申请中，油管50作为油流通道，套管作为井筒保护通道，地层油流经过套管孔眼81进入套管内，油管50与泵筒总成30上部连接，泵筒总成30下部与筛管70上部连接。
在本申请的一个具体实施例中，套管80与油管50同轴设置。
具体地，串联潜油直线电机无杆采油系统还包括多个连接线90，多个电机10之间通过连接线90电连接。通过这样设置，可以有效地保证多个电机10间的连接稳定性。
还需要说明的是，在本申请的一个具体实施例中，为了提高抽油泵的耐压能力，减少抽油过程中泵漏失量，增加抽油泵密封段长度，增加柱塞总成40和泵筒总成30长度，比常规抽油泵长度增加600mm。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、有效地解决了现有技术中潜油直线电机推力不能满足下入深度要求的问题；
2、性能稳定；
3、结构简单。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。